Giáo trình Kỹ thuật nhiệt điện

142 trang hapham 2660

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật nhiệt điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_ky_thuat_nhiet_dien.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật nhiệt điện

Giỏo trỡnh Kỹ thuật nhiệt điện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lời nói đầu Quyển Giáo trình "Kỹ thuật nhiệt điện" này đ−ợc biên soạn theo đề c−ơng chi tiết đã đ−ợc duyệt, dùng cho sinh viên khoa Điện hệ chính qui, tại chức các tr−ờng Đại học Kĩ thuật. Giáo trình này cũng có thể dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên các ngành kĩ thuật hệ cao đẳng hoặc làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kĩ thuật các ngành Nhiệt và các ngành có liên quan. Nội dung giáo trình gồm 4 phần: Phần thứ nhất: Giới thiệu chung về các loại nhà máy điện. Phần thứ hai là Thiết bị lò hơi. Phần này gồm 5 ch−ơng, trong đó trình bày các khái niệm chung về nhà máy điện, nguyên lý làm việc và đặc điểm cấu tạo của các bộ phận lò hơi . Phần thứ ba là Tua bin hơi hơi và khí. Phần này gồm 4 ch−ơng, trong đó trình bày nguyên lý làm việc của Tua bin hơi và tuốc bin khí, các loại tua bin để sản xuất điện năng và nhiệt năng và đặc điểm cấu tạo các bộ phận của Tua bin. Phần thứ t− là nhà máy điện. Phần này gồm 2 ch−ơng, trong đó trình bày các khái niệm chung về nhà máy điện, các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và các thiết bị phụ của nhà máy điện. TS. Hoàng Ngọc Đồng biên soạn các ch−ơng: 1, 2, 3, 4, 5 và 10. PGS.TSKH. Phan Quang X−ng biên soạn các ch−ơng 6, 7, 8, 9,và 11. Các tác giả mong đ−ợc tiếp nhận và cảm ơn các ý kiến góp ý về nội dung và hình thức của quyển giáo trình này. Th− góp ý gửi về theo địa chỉ: Khoa Công nghệ nhiệt - Điện lạnh, Tr−ờng Đại học Kĩ thuật-Đại học Đà Nẵng, Hòa Khánh-Liên Chiểu TP. Đà Nẵng. các tác giả 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phần 1. kháI niệm về nhà máy đIện Ch−ơng 1. Mở ĐầU 1.1 Các nguồn năng l−ợng có thể sản xuất đIện năng Sự phát triển năng l−ợng ở mỗi quốc gia phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, vào tiềm lực khoa học kỹ thuật, tiềm năng kinh tế và mức độ phát triển các ngành của nền kinh tế. Các nhà máy có nhiệm vụ biến đổi năng l−ợng thiên nhiên thành điện năng đ−ợc gọi là nhà máy điện. Năng l−ợng thiên nhiên dự trữ d−ới nhiều dạng khác nhau và có thể biến đổi thành điện năng. Từ các dạng năng l−ợng dự trữ này có thể cho phép ta xây dựng các loại nhà máy điện khác nhau: Từ năng l−ợng của nhiên liệu hữu cơ có thể xây dựng nhà máy nhiệt điện; Từ năng l−ợng của dòng n−ớc có thể xây dựng nhà máy thủy điện; Từ năng l−ợng gió có thể xây dựng nhà máy điện sức gió; Từ năng l−ợng sóng biển có thể xây dựng nhà máy điện thủy triều; Từ năng l−ợng mặt trời có thể xây dựng nhà máy điện mặt trời; Từ nguồn nóng trong lòng đất có thể xây dựng nhà máy điện địa nhiệt; Từ năng l−ợng hạt nhân có thể xây dựng nhà máy điện hạt nhân. Trong giáo trình này, chúng ta chỉ tập trung nghiên cứu nhà máy nhiệt điện. Nhà máy nhiệt điện thực hiện việc biến đổi nhiệt năng của nhiên liệu thành cơ năng rồi điện năng, quá trình biến đổi đó đ−ợc thực hiện nhờ tiến hành một số quá trình liên tục (một chu trình) trong một số thiết bị của nhà máy. Nhà máy nhiệt điện hoạt động dựa trên hai nguyên tắc: có thể theo chu trình thiết bị động lực hơi n−ớc hoặc có thể là chu trình hỗn hợp tuốc bin khí-hơi. 1.2. nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện 1.2.1. Nhà máy điện áp dụng chu trình tuốc bin hơi n−ớc Hiện nay, trên thế giới ng−ời ta đã xây dựng đ−ợc tất cả các loại nhà máy điện biến đổi các dạng năng l−ợng thiên nhiên thành điện năng. Tuy nhiên sự hoàn thiện, mức độ hiện đại và giá thành điện năng của các loại nhà máy điện đó rất khác nhau, tùy thuộc vào thời gian đ−ợc nghiên cứu phát triển loại hình nhà máy điện đó. Đối vơi những n−ớc đang phát triển nh− Việt Nam, do nền công nghiệp còn chậm phát triển, tiềm năng về kinh tế còn yếu do đó xây dựng chủ yếu nhà máy nhiệt điện dùng Tuốc bin hơi hoặc dùng chu trình hỗn hợp, trong đó biến đổi năng l−ợng của nhiên liệu thành điện năng. 1.2.1.1. Chu trình Carno hơi n−ớc ở phần nhiệt động ta đã biết chu trình Carno thuận chiều là chu trình có hiệu suất nhiệt cao nhất khi có cùng nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh. Chu trình Carno lý t−ởng gồm 2 quá trình đoạn nhiệt và 2 quá trình đẳng nhiệt. Về mặt kĩ thuật, dùng 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - khí thực trong phạm vi bão hòa có thể thực hiện đ−ợc chu trình Carno và vẫn đạt đ−ợc hiệu suất nhiệt lớn nhất khi ở cùng phạm vi nhiệt độ. Chu trình Carno áp dụng cho khí thực trong vùng hơi bão hòa đ−ợc biểu diễn trên hình 1.1. Tuy nhiên, đối với khí thực và hơi n−ớc thì việc thực hiện chu trình Carno rất khó khăn, vì những lý do sau đây: - Quá trình hơi nhả nhiệt đẳng áp, ng−ng tụ thành n−ớc (quá trình 2-3) là quá trình ng−ng tụ thực hiện không hoàn toàn, hơi ở trang thái 3 vẫn là hơi bão hòa, có thể tích riêng rất lớn, do đó để thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt hơi ẩm theo qúa trình 3-4, cần phải có máy nén kích th−ớc rất lớn và tiêu hao công rất lớn. - Nhiệt độ tới hạn của n−ớc thấp (374,15 0C) nên độ chênh nhiệt độ giữa nguồn nóng và nguồn lạnh của chu trình không lớn lắm, do đó công của chu trình nhỏ. - Độ ẩm của hơi trong tuốc bin cao, các giọt ẩm có kích th−ớc lớn sẽ va đập vào cánh tuốc bin gây tổn thất năng l−ợng và ăn mòn nhanh cánh Tuốc bin. Hình 1.1 chu trình Carno hơi n−ớc 1.2.1.2. Sơ đồ thiết bị và đồ thị chu trình nhà máy điện Nh− chúng ta đã biết, tuy có hiệu suất nhiệt cao nh−ng chu trình Carno có một số nh−ợc điểm nh− đã nêu ở trên khi áp dụng cho khí thực, nên trong thực tế ng−ời ta không áp dụng chu trình Carno mà áp dụng một chu trình cải tiến gần với chu trình này gọi là chu trình Renkin. Chu trình Renkin là chu trình thuận chiều, biến nhiệt thành công. Chu trình Renkin là chu trình nhiệt đ−ợc áp dụng trong tất cả các lọai nhà máy nhiệt điện, môi chất làm việc trong chu trình là n−ớc và hơi n−ớc. Tất cả các thiết bị của các nhà máy nhiệt điện đều giống nhau trừ thiết bị sinh hơi I. Trong thiết bị sinh hơi, n−ớc nhận nhiệt để biến thành hơi Đối với nhà máy nhiệt điện, thiết bị sinh hơi là lò hơi, trong đó n−ớc nhận nhiệt từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Đối với nhà máy điện mặt trời hoặc địa nhiệt, n−ớc nhận nhiệt từ năng l−ợng mặt trời hoặc từ nhiệt năng trong lòng đất. Đối với nhà máy điện nguyên tử, thiết bị sinh hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, trong đó n−ớc nhận nhiệt từ chất tải nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân ra. Sơ đồ thiết bị của chu trình nhà máy nhiệt điện đ−ợc trình bày trên hình 1.2, gồm hai thiết bị chính để biến đổi năng l−ợng là lò hơi và tuốc bin cùng một số thiết bị phụ khác. Đồ thị T-s của chu trình đ−ợc biểu diễn trên hình 1.2. N−ớc ng−ng trong bình ng−ng IV (ở trạng thái 2’ trên đồ thị) có thông số p2, t2,, i2, đ−ợc bơm V bơm vào thiết bị sinh hơi I, áp suất tăng từ p2 đến áp suất p1 (quá trình 2’-3). Trong thiết bị sinh hơi, n−ớc trong các ống sinh hơi nhận nhiệt tỏa ra từ quá trình cháy, nhiệt độ tăng lên đến sôi (quá trình 3-4), hoá hơi (quá trình 4-5) và thành hơi quá nhiệt trong bộ quá nhiệt II (quá trình 5-1). Quá trình 3-4-5-1 là quá trình hóa hơi đẳng áp ở áp suất p1 = const. Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt II (ở trạng thái 1) có thông số p1, t1 đi vào tuốc bin III, ở đây hơi dãn nở đoạn nhiệt đến trạng thái 2, biến nhiệt 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - năng thành cơ năng (quá trình 1-2) và sinh công trong tuốc bin. Hơi ra khỏi tuốc bin có thông số p2, t2, đi vào bình ng−ng IV, ng−ng tụ thành n−ớc (quá trình 2-2’), rồi lại đ−ợc bơm V bơm trở về lò. Quá trình nén đoạn nhiệt trong bơm có thể xem là quá trình nén đẳng tích vì n−ớc không chịu nén (thể tích ít thay đổi). P T 1 5 1 4 P2 3 2’ 2 0 s Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị nhà máy điện Hình 1.3. Đồ thị T-s của chu trình NMNĐ 1.2.1.3. Hiệu suất nhiệt lý t−ởng của chu trình Renkin Nhiệt l−ợng môi chất nhận đ−ợc trong quá trình đẳng áp 3-1 ở lò hơi là: q1 = i1 − i 3 Nhiệt l−ợng môi chất nhả ra cho n−ớc làm mát trong quá trình đẳng áp 2-2’ ở bình ng−ng là: q 2 = i 2 − i 2′ Hiệu suất nhiệt của chu trình ηt đ−ợc tính theo công thức: q1 − q 2 l ηct = = (1-1) q1 q1 Thông th−ờng, ở áp suất không cao lắm, công tiêu tốn cho bơm n−ớc cấp rất bé so với công Tuốc bin sinh ra nên ta có thể bỏ qua công bơm, nghĩa là coi i2’ ≈ i3. Khi đó công của chu trình sẽ bằng: l = q1 − q 2 = i1 − i 3 − i 2 + i 2′ ≈ i1 − i 2 (1-2) Hiệu suất nhiệt chu trình sẽ bằng: l i1 − i 2 ηct = = (1-3) q1 i1 − i 3 1.2.2. Nhà máy điện dùng chu trình hỗn hợp Tuốc bin khí - hơi Chu trình hỗn hợp là một chu trình ghép, gồm chu trình Renkin hơi n−ớc và chu trình Tuốc bin khí. Sơ đồ thiết bị và đồ thị T-s của chu trình đ−ợc thể hiện trên hình 1.4. Hệ thống thiết bị bao gồm: thiết bị sinh hơi 1 (buồng đốt); tuốc bin hơi n−ớc 2; bình ng−ng hơi 3; bơm n−ớc cấp 4; bộ hâm n−ớc 5; tuốc bin khí 6; máy nén không khí 7. 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyên lí làm việc của chu trình thiết bị nh− sau: Không khí đ−ợc nén đoạn nhiệt trong máy nén 7 đến áp suất và nhiệt độ cao, đ−ợc đ−a vào buồng đốt 1 cùng với nhiên liệu và cháy trong buồng đốt d−ới áp suất cao, không đổi. Sau khi nhả một phần nhiệt cho n−ớc trong dàn ống của buồng đốt 1, sản phẩm cháy đi vào tuốc bin khí 6, dãn nở sinh công. Ra khỏi tuốc bin khí, sản phẩm cháy có nhiệt độ còn cao, tiếp tục đi qua bộ hâm n−ớc 5, gia nhiệt cho n−ớc rồi thải ra ngoài. N−ớc đ−ợc bơm 4 bơm qua bộ hâm n−ớc 5, vào dàn ống của buồng đốt 1. ở đây n−ớc nhận nhiệt và biến thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt đi vào tuốc bin hơi 2, dãn nở đoạn nhiệt và sinh công. Ra khỏi tuốc bin, hơi đi vào bình ng−ng 3 nhả nhiệt đẳng áp, ng−ng tụ thành n−ớc rồi đ−ợc bơm 4 bơm trở về lò, lặp lại chu trình cũ. Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị và đồ thị T-s của chu trình hỗn hợp Đồ thị T-s của chu trình nhiệt đ−ợc biểu diễn trên hình 1.4. Nhiệt l−ợng do nhiên liệu cháy tỏa ra trong quá trình be chia thành hai phần: một phần dùng để sản xuất hơi n−ớc trong thiết bị sinh hơi 1, một phần cấp cho tuốc bin khí 6. - a-b: quá trình nén đoạn nhiệt không khí trong máy nén khí 7; - b-c: quá trình cấp nhiệt (cháy) đẳng áp trong buồng đốt 1; - c-d: quá trình dãn nở đoạn nhiệt sinh công trong tuốc bin khí 6; - d-a: quá trình nhả nhiệt đẳng áp trong bộ hâm n−ớc 5; - 3-4-5-1: quá trình n−ớc nhận nhiệt đẳng áp trong bộ hâm 5 và buồng đốt 1; - 1-2; 2-2’; 2’-3 là các quá trình dãn nở đoạn nhiệt trong tuốc bin, ng−ng đẳng áp trong bình ng−ng, nén đoạn nhiệt trong bơm nh− ở chu trình Renkin. Hiệu suất chu trình là: l ηct = (1-4) q1 Trong đó: l: Công của tuốc bin hơi và tuốc bin khí, l = lh + lk q1: nhiệt l−ợng nhiên liệu tỏa ra khi cháy trong buồng đốt 1. 1.3 các loại phụ tải nhiệt và điện Hiện nay, các nhà máy điện có thể đ−ợc xây dựng để đảm bảo yêu cầu của các hộ dùng điện hoặc vừa đảm bảo nhu cầu điện vừa đảm bảo nhu cầu về nhiệt của các 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - hộ tiêu thụ nh− ở các khu dân c− thuộc các n−ớc xứ lạnh hoặc các khu công nghiệp lớn nh− khu công nghiệp giấy Bãi Bằng; khu công nghiệp Việt Trì; các nhà máy đ−ờng; các khu chế xuất . . v.v. 1.3.1. Phụ tải điện Phụ tải điện của nhà máy hay của hệ thống điện bao gồm: - Phụ tải công nghiệp: điện cung cấp cho các nhà máy, các khu công nghiệp; - Phụ tải nông nghiệp: điện cung cấp cho các hệ thống trạm bơm; - Phụ tải Giao thông: điện cung cấp cho các thiết bị giao thông vận tải nh− tàu điện; ôtô điện; tàu điện ngầm; tàu hỏa. . . - Phụ tải sinh hoạt: điện cung cấp trực tiếp cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con ng−ời nh− thắp sáng, đun nấu, vui chơi giải trí. 1.3.2. Phụ tải nhiệt Trong các khu công nghiệp và các thành phố lớn, nhu cầu nhiệt cho các quá trình công nghệ nh− đun sôi, ch−ng cất, sấy, của các nhà máy (nh− hóa chất; chế biến thực phẩm; thuốc lá; r−ợu; bia . . .v. v) hoặc s−ởi ấm ở các n−ớc xứ lạnh là rất lớn. Cung cấp năng l−ợng nhiệt cho các hộ tiêu thụ này hợp lý nhất là sử dụng phần năng l−ợng nhiệt còn lại trong quá trình sản xuất điện năng. Nhà máy điện vừa cung cấp nhiệt, vừa cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ gọi là trung tâm nhiệt điện. Nhiệt l−ợng cung cấp từ trung tâm nhiệt điện có thể là hơi hoặc n−ớc nóng. Theo yêu cầu của các hộ dùng nhiệt, có thể phân thành các loại hộ dùng nhiệt nh− sau: Phụ tải công nghiệp: Nhiệt năng cung cấp cho các quá trình công nghệ trong các nhà máy, th−ờng là hơi có áp suất từ 3,5at đến 16 at (0,35 đến 1,6 Mpa) với độ quá nhiệt từ 25 đến 50 0C nhằm đảm bảo cho hơi ch−a bị ng−ng tụ thành n−ớc tr−ớc khi đến hộ tiêu thụ . Phụ tải sinh hoạt: Nhiệt năng cung cấp cho các quá trình sấy s−ởi trong khu dân c−, th−ờng là n−ớc nóng có nhiệt độ từ 55 đến 150 0C hoặc hơi có áp suất từ 1,5at đến 3 at (0,15 đến 0,3 Mpa). Phụ tải điện và phụ tải nhiệt thay đổi theo giờ trong ngày, theo tháng và theo mùa phụ thuộc vào chế độ làm việc của các nhà máy và sinh hoạt ở các khu dân c−. Sự phụ thuộc của phụ tải vào thời gian đ−ợc biểu thị trên đồ thị gọi là đồ thị phụ tải. Trên đồ thị phụ tải, phần phía d−ới gọi là phụ tải gốc, có giá trị ổn định, còn phần đỉnh gọi là phụ tải ngọn, có giá trị thay đổi liên tục. Các nhà máy điện lớn, hiện đại, có hiệu suất cao đ−ợc gọi là nhà máy điện chính, th−ờng mang phụ tải gốc, chạy th−ờng xuyên, số giờ sử dụng thiết bị hàng năm cao. Các nhà máy điện nhỏ, cũ, có hiệu suất thấp hoặc là nhà máy điện tuốc bin khí, nhà máy thủy điện trong thời kỳ cạn n−ớc đ−ợc gọi là nhà máy điện cao điểm, th−ờng mang phụ tải ngọn (phụ tải thay đổi th−ờng xuyên). 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phần 3. Nhà máy nhiệt điện Ch−ơng 10. Hiệu quả kinh tế trong sản xuất điện năng và nhiệt năng 10.1. Hiệu quả kinh tế của nhà máy nhiệt điện ng−ng hơi Nh− đã trình bày ở mục 1.2. nhà máy điện ng−ng hơi thuần túy làm việctheo chu trình Renkin đ−ợc biểu diễn trên hình 10.1. T P Q 1 q N 1 đ 5 T Ncơ 4 Qv P2 Q c T 3 Ni , 2 2 s Hình 10.1. Sơ đồ thiết bị nhà máy điện Hình 10.2. Đồ thị T-s của chu trình NMĐ Hiệu quả kinh tế nhiệt của nhà máy điện đ−ợc biểu thị bằng hiệu suất nhiệt ηnm -là tỉ số giữa năng l−ợng điện nhận đ−ợc và l−ợng nhiệt tiêu hao: th Nd Nd ηnm = = lv (10-1) Qcc Btt Q t Nđ - Công suất điện của nhà máy, KW Btt - l−ợng nhiên liệu tiêu hao trong một giây, (kg/s) lv Qt - Nhiệt trị nhiên liệu (kj/kg), th η nm - Hiệu suất thô của nhà máy điện (khi ch−a kể đến l−ợng điện tự dùng), Mức độ kinh tế của của nhà máy phụ thuộc vào hiệu suất của chu trình nhiệt, hiệu suất các thiết bị trong nhà máy nh−: lò hơi, tuốc bin, bình ng−ng và một số thiết bị phụ. Trong quá trình biến đổi từ nhiệt năng thành điện năng luôn có các tổn thất sau: - Tổn thất nhiệt ở lò hơi - Tổn thất nhiệt trong tuốc bin, - Tổn thất nhiệt trong bình ng−ng, - Tổn thất cơ của tuốc bin-máy phát do ma sát, - Tổn thất nhiệt dọc các đ−ờng ống, gọi là tổn thất truyền tải nhiệt. Biến đổi công thức (10-1) ta có: T T th N d N d N co N i Q v Qqn ηnm = lv = T T (10-2) Btt Q t N co N i Q v Qqn Qcc 114
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong đó: Nđ - Công suất điện của nhà máy, Ncơ - Công suất cơ trên trục máy phát, T Ni - Công suất trong thực tế của tuốc bin, T Qv - L−ợng nhiệt cung cấp cho tuốc bin, Qqn = Gqn (iqn - inc)-nhiệt l−ợng hơi quá nhiệt, lv Qc = BttQt - l−ợng nhiệt do nhiên liệu mang vào, Gqn - l−ợng hơi tiêu hao trong một giây, Từ (10-2) ta thấy: Nd ηmp = là hiệu suất của máy phát, Nco N co ηco = T là hiệu suất cơ khí, Ni T TB N i ηtd = T là hiệu suất trong t−ơng đối của tuốc bin, Q v T Q v ηtt = là hiệu suất của quá trình truyền tải nhiệt năng, Qqn Qqn ηlo = là hiệu suất của lò hơi, Q cc Hiệu suất thô của nhà máy có thể viêt: tho N d TB ηnm = = ηmp ηco η tđ ηtt ηlo (10-3) Qqn Công suất điện sinh ra trên các cực của máy phát là: TB Nđ = GH0 ηtd ηco ηmp (10-4) ở đây: G là l−u l−ợng hơi vào tuốc bin, (kg/s), H0 là nhiệt dáng lý thuyết của tuốc bin, Suất tiêu hao hơi của tuốc bin là l−ợng hơi tiêu hao để sản xuất ra 1Kwh điện, bằng: G 1 dd = = TB , (kg/Kj); (10-5) N d H 0ηtd ηco ηmp G 3600 dd = = TB , (kg/Kwh); (10-6) N d H 0ηtd ηcoηmp Suất tiêu hao nhiệt của tuốc bin là l−ợng nhiệt tiêu hao để sản xuất ra 1Kwh điện, bằng: G i i Qd ( 1 − 2 ) qd = = = d d (i1 − i 2 ) , (kj/Kwh) (10-7) N d N d Suất tiêu hao nhiệt của nhà máy là l−ợng nhiệt tiêu hao để sản xuất ra 1Kwh điện có kể đến tổn thất trong lò và tổn thất truyền dẫn hơi đi, bằng: 115
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Q qn Q d q d qnm = = = , (kj/Kwh) (10-8a) N d N d ηlo ηtt ηlo ηtt d i i i i d ( 1 − 2 ) ( 1 − 2 ) qnm = = TB = , (kj/Kwh) (10-8b) ηloηtt H 0ηloηtt ηtd ηcoηmp 1 qnm = TB = , (kj/Kwh) (10-8c) ηloηtt ηtd ηcoηmp Suất tiêu hao nhiên liệu của nhà máy là l−ợng nhiên liệu tiêu hao để sản xuất ra 1Kwh điện, bằng: B Q qn q 1 b = = = nm = , (kg/Kwh) (10-9) lv lv lv N d N d Q th Q th ηnm Q th Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn: 1 0.123 b = = , (kg/Kwh) (10-10) 29330ηnm ηnm 10.2. Hiệu quả kinh tế của trung tâm nhiệt điện 10.2.1. Sơ đồ sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng Trong trung tâm nhiệt điện có nhiều ph−ơng án bố trí để sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng. Khi cung cấp nhiệt cho một loại hộ tiêu thụ nhiệt (các hộ tiêu thụ nhiệt có cùng một áp suất hơi) có thể dùng tuốc bin đối áp và tuốc bin ng−ng hơi thuần túy nh− ở hình 10.3. hoặc tuốc bin ng−ng hơi có một cửa trích điều chỉnh nh− ở hình 10.4. Khi cung cấp nhiệt cho hai loại hộ tiêu thụ nhiệt, có thể dùng tuốc bin đối áp có một cửa trích điều chỉnh và tuốc bin ng−ng hơi thuần túy nh− ở hình 10.5a. hoặc tuốc bin ng−ng hơi có hai cửa trích điều chỉnh nh− ở hình 10.5b. 116
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 10.3. Dùng tuốc bin đối áp Hình 10.4. Dùng tuốc bin và tuôc bin ng−ng hơi thuần túy ng−ng hơi có một cửa trích Hình 10.5a. Dùng tuốc bin đối áp có Hình 10.5b. Dùng tuốc bin một cửa trích và tuốc bin ng−ng hơi ng−ng hơi có hai của trích 10.2.2. Hiệu quả của việc sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng Hình 10.6. trình bày các ph−ơng án sản xuất điện năng và nhiệt năng. Để có thể so sánh hiệu quả của quá trình sản xuất điện năng và nhiệt năng theo hai ph−ơng án riêng rẽ và phối hợp ta cần tính toán l−ợng hơi tiêu thụ cho hai ph−ơng án đó khi cung cấp cho hộ tiêu thụ một l−ợng điện Nđ và l−ợng nhiệt Q nh− nhau. Khi sản xuất riêng rẽ điện năng và nhiệt năng, điện năng sẽ đ−ợc đảm bảo bằng tuốc bin ng−ng hơi, còn nhiệt năng cấp cho hộ tiêu thụ đ−ợc đảm bảo bằng lò hơi riêng hoặc cùng một lò hơi nh−ng phải qua bộ giảm ôn giảm áp nh− trình bày trên hình 10.6a. Để đảm bảo cấp cho hộ tiêu thụ đ−ợc l−ợng điện Nđ cần phải tiêu tốn một l−ợng hơi là Gđ và cấp cho hộ tiêu thụ l−ợng nhiệt Q cần phải tiêu tốn một l−ợng hơi là Gn, tổng l−ợng hơi tiêu tốn khi sản xuất riêng rẽ là: Gr = Gđ + Gn (10-11) 117
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khi sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng thì cả điện năng và nhiệt năng đ−ợc cung cấp bằng tuốc bin ng−ng hơi có một cửa trích điều chỉnh nh− trình bày trên hình 10.6b. Để đảm bảo đồng thời đ−ợc l−ợng điện Nđ và l−ợng nhiệt Q cho hộ tiêu thụ cần phải tiêu tốn một l−ợng hơi là Gph. Để tính toán l−ợng hơi tiêu hao trong tr−ờng hợp này ta giả sử tuốc bin làm việc nh− một tuốc bin ng−ng hơi thuần túy, nghĩa là l−ợng hơi trích Gn = 0. Khi đó muốn sản xuất ra l−ợng điện Nđ thì theo (10-3) cần tiêu hao một l−ợng hơi là: N d Gõ = TB (10-12) (i 0 − i k )ηtd ηcoηmp Nếu trích đi một l−ợng hơi Gn cấp cho hộ dùng nhiệt nghĩa là l−ợng hơi Gn này không vào phần hạ áp, không tham gia sinh công để sản xuất điện năng trong phần hạ áp, vì vậy l−ợng điện sản xuất ra sẽ giảm đi một l−ợng là: TB ∆Nõ = Gn(in - ik) ηtd ηcoηmp (10-13) Để bù lại l−ợng điện đã giảm đi, cần phải tăng thêm vào tuốc bin một l−ợng hơi có thể sản xuất ra l−ợng điện đã bị thiếu ∆Nõ là: ∆N d ∆G = TB (10-14) (i 0 − i k )ηtd ηcoηmp Thay ∆Nõ từ (10-13) vào (10-14) ta đ−ợc: TB G n (i n − i k )ηtd ηcoηmp ∆G = TB (10-15) (i 0 − i k )ηtd ηcoηmp hay: (i n − i k ) ∆G = Gn = y Gn, (11-16) (i 0 − i k ) (i − i ) trong đó: n k = y đ−ợc gọi là hệ số năng l−ợng của dòng hơi trích. (i 0 − i k ) Nh− vậy l−ợng hơi tiêu tốn trong quá trình sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng là: Gph = Gđ + ∆G (10-17) Gph = Gđ + yGn (10-18) (i n − i k ) Rõ ràng (in - ik) < (i0 - ik), do đó : = y < 1 (i 0 − i k ) So sánh (10-17) với (10-18) và l−u ý (y < 1) ta thấy sản sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng tốn ít hơi hơn sản xuất riêng rẽ một l−ợng là: ∆Gtk = Gr - Gph = (Gđ + Gn) - (Gđ + yGn) ∆Gtk = (1 - y)Gn (10-19) L−ợng hơi đi vào bình ng−ng khi sản xuất phối hợp là: G'k = Gph - Gn = Gđ + yGn - Gn = Gđ - (1 - y)Gn (10-20) L−ợng hơi đi vào bình ng−ng khi sản xuất phối hợp nhỏ hơn khi sản xuất riêng rẽ một l−ợng là: 118
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ∆Gk = G'k - Gk = Gđ - [Gđ - (1 - y)Gn] (10-21) ∆Gk = (1 - y)Gn (10-22) Khi sản xuất phối hợp điện năng và nhiệt năng trong tuốc bin có cửa trích, nhờ giảm đ−ợc l−ợng hơi Gk vào binh ng−ng nên giảm đ−ợc tổn thất nhiệt do nhả nhiệt cho n−ớc làm mát trong bình ng−ng. a) b) Hình 10.6. Các ph−ơng án sản xuất điện năng và nhiệt năng a-sản xuất riêng rẽ; b-sản xuất phối hợp L−ợng nhiệt tiết kiệm đ−ợc khi sản xuất điện bằng tuốc bin trích hơi là: ng tr ∆Qđ = Q - Q = ∆Gk(ik - i'k) (10-23) Trong đó: tr L−ợng nhiệt tiêu hao cho tuốc bin trích hơi là: Qtr = Nđ + Qk ng ng L−ợng nhiệt tiêu hao cho tuốc bin ng−ng hơi là: Q = Nđ + Qk thay ∆Gk từ (10-20) vào (10-21) ta đ−ợc: ∆Qđ = (1 - y)Gn (ik - i'k) (10-24) 10.3. các biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế của nhà máy điện 119
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 10.3.1. Thay đổi thông số hơi Hiệu suất nhiệt của chu trình Renkin cũng có thể biểu thị bằng hiệu suất chu trình Carno t−ơng đ−ơng: T2 max ηt = ηtcarno =1 − (10-29) T1 Từ (10-27) ta thấy: hiệu suất nhiệt của chu trình khi giảm nhiệt độ trung bình T2tb của quá trình nhả nhiệt trong bình ng−ng hoặc tăng nhiệt độ trung bình T1tb của quá trình cấp nhiệt trong lò hơi. 10.3.1.1. Giảm nhiệt độ trung bình của quá trình nhả nhiệt T2tb Hình 10.7 biểu diễn chu trình Renkin có áp suất cuối giảm từ p2 xuống p2o , khi nhiệt độ đầu t1 và áp suất đầu P1 không thay đổi. Khi giảm áp suất ng−ng tụ p2 của hơi trong bình ng−ng, thì nhiệt độ bão hòa ts cũng giảm theo, do đó nhiệt độ trung bình T2tb của quá trình nhả nhiệt giảm 1 xuống. Theo (10-29) thì hiệu suât T nhiệt ηt của chu trình tăng lên. Tuy nhiên, nhiệt độ ts bị giới hạn 5 bởi nhiệt độ nguồn lạnh (nhiệt độ n−ớc 4 làm mát trong bình ng−ng), do đó áp 3 suất cuối của chu trình cũng không 30 2 thể xuống quá thấp, th−ờng từ 2Kpa 2’ 2 x = 1 đến 5Kpa tùy theo điều kiện khí hậu x = 0 0 từng vùng. Mặt khác, khi giảm áp 0 s suất p2 xuống thì độ ẩm của hơi ở các tầng cuối tuốc bin cũng giảm xuống, sẽ làm giảm hiệu suất và tuổi thọ Tuốc Hình 10.7. ảnh h−ởngcủa áp suất cuối bin, do đó cũng làm giảm hiệu suất chung của toàn nhà máy. 10.3.1.2. Nâng cao nhiệt độ trung bình của quá trình cấp nhiệt T1tb Theo (10-29) ta thấy khi nhiệt độ trung bình T1 của quá trình cấp nhiệt 3451 tăng lên, thì hiệu suất ηt chu trình sẽ tăng lên. Để nâng nhiệt độ trung bình của quá trình cấp nhiệt T1tb, có thể tăng áp suất đầu p1 hoặc nhiệt độ đầu t1. Nếu giữ nguyên áp suất hơi quá nhiệt p1 và áp suất cuối p2, tăng nhiệt độ đầu t1 (hình 10.8) thì nhiệt độ trung bình T1tb của quá trình cấp nhiệt 3451 cũng tăng lên. Nếu giữ nguyên nhiệt độ hơi quá nhiệt t1 và áp suất cuối p2, tăng áp suất đầu p1 (hình 10.9) thì nhiệt độ sôi của quá trình 4-5 tăng, do đó nhiệt độ trung bình T1tb của 120
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - quá trình cấp nhiệt 3451 cũng tăng lên trong khi T2tb giữ nguyên, dẫn đến hiệu suất nhiệt ηt của chu trình tăng lên. T 1 T 0 10 1 1 50 5 40 4 4 5 3 3 2’ x= 1 2’ x = 1 2 20 2 2 x = 0 x = 0 0 0 0 s Hình 10.8. ảnh h−ởng của nhiệt độs đầu Hình 10.9. ảnh h−ởng của áp suất đầu Khi tăng nhiệt độ đầu thì độ ẩm giảm, nh−ng tăng áp suất đầu thì độ ẩm tăng. Do đó trên thực tế ng−ời ta th−ờng tăng đồng thời cả áp suất và nhiệt độ đầu để tăng hiệu suất chu trình mà độ ẩm không tăng, nên hiệu suất của chu trình Renkin thực tế sẽ tăng lên. Chính vì vậy, ứng với một giá trị áp suất đầu ng−ời ta sẽ chọn nhiệt độ đầu t−ơng ứng, hai thông số này gọi là thông số kết đôi. 10.3.2. Chu trình trích hơi gia nhiệt n−ớc cấp Một biện pháp khác để nâng cao hiệu suất chu trình Renkin là trích một phần hơi từ tuôc bin để gia nhiệt hâm n−ớc cấp tr−ớc khi bơm n−ớc cấp cho lò. Sơ đồ thiết bị chu trình gia nhiệt hâm n−ớc cấp đ−ợc biểu diễn trên hình 10-.10. Chu trình này khác chu trình Renkin ở chỗ: Cho 1kg hơi đi vào tuốc bin, sau khi dãn nở trong phần đầu của Tuốc bin từ áp suất p1 đến áp suất pt, ng−ời ta trích một l−ợng hơi g1 và g2 để gia nhiệt n−ớc cấp, do đó l−ợng hơi đi qua phần sau của tuốc bin vào bình ng−ng sẽ giảm xuống chỉ còn là gk: gk = 1 - g1 - g2 (10-30) L−ợng nhiệt nhả ra trong bình ng−ng cũng giảm xuống chỉ còn: hn q 2 = (i 2 − i 2' )(1 − g1 − g 2 )< i 2 − i 2' (10-31) Hiệu suất chu trình có trích hơi hâm nóng n−ớc cấp là: hn tr q1 − q 2 l ηct = = (10-32) q1 q1 Lợng hơi vào bình ng−ng giảm, nghĩa là l−ợng nhiệt q2 mà hơi nhả ra cho n−ớc làm mát trong bình ng−ng cũng giảm. Từ (10-32) rõ ràng ta thấy hiệu suất nhiệt chu trình có trích hơi gia nhiệt hâm n−ớc cấp tăng lên. 1k Gọi công của dòng hơi g ng−ng sinh ra trong tuốc bin là: l = g (i - i ) = g h II k k 0 k k 0 II công của dòng hơi trích 121 sinh ra trong tuốc bin là: g1 g I g ltr = gtr (i0 - itr) = gtr htr 2 và nhiệt l−ợng cấp cho 1kg hơi trong lò là: q0k = i0 - inc IV V V V
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - l0k k = ηct là hiệu suất của chu trình ng−ng hơi thuần túy (không có trích hơi), q ok n n ∑l tr ∑g tr h tr 1 1 = = Atr là hệ số năng l−ợng của dòng hơi trích, lok g k h ok Khi đó ta có hiệu suất của chu trình có trích hơi gia nhiệt n−ớc cấp là: ⎛ n ⎞ ⎛ n ⎞ ⎜ ∑g tr h tr ⎟ ⎜ ∑g tr h tr ⎟ ⎜1+ 1 ⎟ ⎜1+ 1 ⎟ n ⎜ g h ⎟ ⎜ g h ⎟ g h + g h ⎜ k 0 ⎟ ⎜ k 0 ⎟ k 0 ∑ tr tr h h ηtr = 1 = 0 ⎝ ⎠ = 0 ⎝ ⎠ (10-33) ct n q ⎛ n ⎞ q ⎛ n ⎞ g q + g h ok ⎜ g h ⎟ ok ⎜ g h ⎟ k 0k ∑ tr tr ∑ tr tr ∑ tr tr g h 1 ⎜1+ 1 ⎟ ⎜1+ 1 k o ⎟ ⎜ g q ⎟ ⎜ g h g q ⎟ ⎜ k ok ⎟ ⎜ k o k ok ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ hay: tr k 1+ A tr ηct = ηct k (10-34) 1+ A tr ηct k k 1+ A tr vì ηct (1 + Atr) ηct , nghĩa là k > 1 1+ A tr ηct hay: tr k ηct > ηct , (10-35) Công thức (10-35) chứng tỏ hiệu suất của chu trình có trích hơi gia nhiệt n−ớc cấp luôn luôn lớn hơn hiệu suất của chu trình ng−ng hơi thuần túy (không có trích hơi gia nhiệt). 10.3.3. Quá nhiệt trung gian hơi Nh− đã phân tích ở trên, để nâng cao hiệu suất chu trình của nhà máy ta có thể tăng đồng thời cả áp suất và nhiệt độ đầu của hơi quá nhiệt. Nh−ng thực tế không thể 122
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - tăng nhiệt độ T0 lên mãi đ−ợc vì bị hạn chế bởi sức bền của kim loại chế tạo các thiết bị, nếu chỉ tăng áp suất p0 lên thôi thì độ ẩm của hơi cuối tuốc bin tăng lên, làm giảm hiệu suất tuốc bin, tăng khả năng mài mòn và ăn mòn các cánh tuốc bin. Để khắc phục tình trạng này, ng−ời ta cho hơi dãn nở sinh công trong một số tầng đầu của tuốc bin rồi đ−a trở lại lò hơi quá nhiệt một lần nữa (gọi là quá nhiệt trung gian hơi) để tăng nhiệt độ hơi, sau đó đ−a trở lại các tầng tiếp theo của tuốc bin và tiếp tục dãn nở sinh công đến áp suất cuối pk (QNTG). Hình 10.11. Sơ đồ nguyên lý của chu trình có quá nhiệt trung gian. 1- Bơm nuớc cấp; 2- Lò hơi; 3-Bộ quá nhiệt ; 4- Phần cao áp tuốc bin; 5- Bộ quá nhiệt trung gian; 6- Phần hạ áp tuốc bin; 7- Bình ng−ng Hình 10.11 biểu diễn sơ đồ nguyên lý của chu trình có quá nhiệt trung gian. Mục đích của quá nhiệt trung gian là giảm bớt độ ẩm cuối tuốc bin và tăng nhiệt độ hơi vào các tầng tiếp theo. Nhiệt độ hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian có thể lên đến bằng nhiệt độ hơi ban đầu (tr−ớc khi vào tuốc bin). Có thể xem chu trình quá nhiệt trung gian gồm hai chu trình, chu trình chính (chu trình ban đầu) và chu trình phụ. Chu trình ban đầu tiêu thụ một l−ợng nhiệt là q0 và sinh công là l0 , Chu trình phụ tiêu thụ một l−ợng nhiệt là ∆qtg và sinh công là ∆ltg. Hiệu suất chu trình có quá nhiệt trung gian có thể viết là: ∆l 1+ tg l + ∆l l l ηtg = 0 tg = 0 0 (10- 36) ct q + ∆q q ∆q 0 tg 0 1+ tg q 0 trong đó: l 0 k = ηct là hiệu suất chu trình ban đầu không có quá nhiệt trung gian, q 0 ∆l tg = A là hệ số năng l−ợng của chu trình phụ, có thể viết lại: l tg 123
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ∆l 1+ tg tg l l 1+ A η 0 0 k ct = = ηct k (10- 37) q 0 l0 ηct 1+ A , ∆l tg q η 1+ 0 ct l0 ∆l tg ∆q tg Từ (10-37) ta thấy: k qn k ηct k ηct > η ct khi (1+A) > (1+A ) nghĩa là ηct ηct tức là khi hiệu suất chu trình phụ lớn hơn hiệu suất chu trình ban đầu. Nh− vậy muốn nâng cao hiệu suất chu trình bằng quá nhiệt trung gian thì phải chọn giá trị áp suất hơi tr−ớc khi đi quá nhiệt trung gian và nhiệt độ hơi sau khi quá nhiệt trung gian hợp lý để nhiệt độ t−ơng đ−ơng của chu trình phụ lớn hơn chu trình ban đầu, thoả mãn k điều kiện η'ct > ηct Thực tế chứng tỏ rằng: Quá nhiệt trung gian đem lại hiệu quả tối đa chỉ khi áp suất hơi đi quá nhiệt trung gian bằng (0,25-0,3) áp suất hơi mới ptg. 10.3.4. Mở rộng nhà máy với thông số cao Việc xây dựng nhà máy điện tr−ớc hết nhằm đáp ứng yêu cầu về công suất hiện tại. Nh−ng nhu cầu về điện năng sẽ không ngừng tăng lên, do đó để có thể đáp ứng đ−ợc phần nào nhu cầu của những năm tiếp theo của sản xuất, ngay từ giai đoạn thiết kế nhà máy đã phải tính đến những điều kiện để có thể mở rộng nhà máy cho những năm tiếp theo nh−: nguồn n−ớc, vị trí và diện tích đất, h−ớng mở rộng . . . . Trong thựuc tế, song song với việc xây dựng mới các nhà máy có công suất và thông số lớn hơn, ng−ời ta còn tiến hành mở rộng các nhà máy cũ bằng cách đặt thêm các thiết bị có công suất và thông số lớn hơn. Việc mở rộng các nhà máy cũ có thể tiến hành theo hai ph−ơng án: 10.3.4.1. Mở rộng nhà máy điện bằng ph−ơng pháp đặt chồng Mở rộng nhà máy điện bằng ph−ơng pháp đặt chồng đ−ợc biểu diễn trên hình 10.12. Nội dung của ph−ơng pháp đặt chồng là đ−a một bộ phận hay toàn bộ nhà máy điện đang vận hành với thông số thấp lên nhà máy có thông số cao. Xây dựng chồng ngoài ý nghĩa mở rộng công suất còn bao hàm ý nghĩa hiện đại hóa một nhà máy có trình độ kỹ thuật còn thấp. Muốn xây dựng chồng ng−ời ta đặt thêm tuốc bin và lò hơi thông số cao. Tuốc bin cao áp thì có thể chọn loại đối áp hay loại trích hơi và đ−ợc cấp hơi từ lò hơi mới. ở đây ta chỉ xét ph−ơng án dùng tuốc bin đối áp để đặt chồng. 124
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hơi thoát của tuốc bin đặt chồng phải có áp suất bằng áp suất hơi mới của tuốc bin cũ đang vận hành, nhiệt độ hơi thoat nếu trùng thì tốt nhất, nếu nhỏ hơn thì phải áp dụng quá nhiệt trung gian tr−ớc khi đ−a vào tuốc bin cũ Thực hiện đặt chồng cao áp thì hiệu suất nhà máy sẽ tăng lên. Hình 10-12. Sơ đồ đặt 8 chồng 7 9 1, 2, 3, 4, 5-Bơm n−ớc cấp, lò hơi, tuốc bin, máy phát và bình ng−ng của hệ thống cũ. 4 3 6, 7, 8, 9-Bơm n−ớc cấp, 2 5 lò hơi, tuốc bin và máy 6 phát của hệ thống mới, 1 Đặt chồng có thể thực hiện một phần hoặc thực hiện hoàn toàn, nghĩa là tuốc bin cũ chỉ nhận một phần hoặc toàn bộ hơi từ tuốc bin đặt chồng, khi đặt chồng một phần thì lò hơi cũ vẫn phải làm việc, còn thực hiện hoàn toàn thì lò hơi cũ chỉ để dự phòng hoặc có thể tháo đi. Hiệu suất chu trình khi có đặt chồng không hoàn toàn sẽ bằng : l 1+ ch ch l0 + lch l0 l0 ηct = = q + l q l 0 ch 0 1+ ch q 0 ch k 1+ A ch ηct = ηct k (10-38) 1+ A ch ηct ch l0 Trong đó: ηct = là hiệu suất của chu trình ban đầu (thiết bị cũ). q 0 Ach là hệ số năng l−ợng của đặt chồng. α ch(ii ch − 0 ) A ch = (10-39) ii0 − K αch là tỷ lệ giữa l−ợng hơi mới đ−a vào so với l−ợng hơi của tuốc bin cũ ich, i0 và iK là Entanpi của hơi ở tr−ớc tuốc bin đặt chồng, tr−ớc tuốc bin cũ và sau tuốc bin cũ. Do đặt chồng nên hiệu suất của chu trình tăng lên đ−ợc một l−ợng là. 125
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ch k k ch η − ηct A ch (1− ηct ) ∆η = k = k (10-40) ηct 1+ A ch .ηct k Qua đây ta thấy rằng hiệu quả của việc đặt chồng càng lớn nếu ηct càng thấp và Ach càng cao. Hệ số năng l−ợng Ach lớn nhất khi αch= 1 nghĩa là khi đặt chồng hoàn toàn. 10.3.4.2. Mở rộng nhà máy điện bằng ph−ơng pháp đặt kề Mở rộng nhà máy điện bằng ph−ơng pháp đặt kề đ−ợc biểu diễn trên hình 10.13. Nội dung của ph−ơng pháp này là đặt thêm một hệ thống lò, tuốc bin có đầy đủ các thiết bị phụ bên cạnh hệ thống cũ . Nếu hệ thống mới có thông số cao hơn thì nối với với hệ thống cũ phải qua bộ giảm ôn giảm áp. Hình 10-13 Sơ đồ đặt kề 12 1, 2, 3, 4, 5-Bơm n−ớc cấp, 8 lò hơi, tuốc bin, máy phát và 7 bình ng−ng của hệ thống cũ. 2 4 9 3 6, 7, 8, 9-Bơm n−ớc cấp, lò 5 hơi, tuốc bin và máy phát 1 6 của hệ thống mới, 1 1 10.4. Khử khí trong nhà máy điện Khử khí cho n−ớc cấp là loại trừ ra khỏi n−ớc những chất khí hòa tan trong n−ớc, chủ yếu là khí O2. Khí này có lẫn trong n−ớc sẽ gây ra hiện t−ợng ăn mòn bên trong các bề mặt đốt của lò và các thiết bị. Ph−ơng pháp thông dụng ở nhà máy điện là khử khí bằng nhiệt. Theo định luật Henry thì mức độ hoà tan trong n−ớc của một chất khí phụ thuộc vào: - Nhiệt độ của n−ớc. - áp suất riêng phần của chất khí ấy ở phía trên mặt n−ớc. Nếu gọi Gkh là l−ợng khí hoà tan trong n−ớc, kkh là hệ số hoà tan của chất khí trong n−ớc và pkh là áp suất riêng phần của chất khí ấy ở phía trên mặt thoáng thì: Gkh = kkh .pkh (10-41) Theo định luật Dalton thì áp suất của một hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của từng chất khí thành phần. Nếu coi khoảng không trên mặt n−ớc là buồng chứa hỗn hợp khí thì hơi n−ớc cũng là một chất khí thành phần trong hỗn hợp đó. Vì vậy ta có thể viết: 126
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - n p kh = p − p h − ∑ p i (10-42) 2 Trong đó: p là áp suất chung của hỗn hợp khí trên mặt n−ớc. ph là áp suất riêng phần của hơi n−ớc. pkh là áp suất riêng phần của một chất khí thành phần nào đó. Thay vào (10-41) ta sẽ tìm đ−ợc l−ợng oxy hoà tan trong n−ớc: n G = k (p − p − p ) (10-43) 02 02 h ∑ i 2 Hình 10.14. Bình khử khí 1-thùng chứa; 2-n−ớc cấp; 3-ống thủy; 4-đồng hồ áp suất; 5-khí thoát; 6-đĩa phân phối n−ớc; 7-n−ớc ng−ng từ hơi thoát; 8-van tín hiệu; 9-bình ng−ng tụ hơi; 10-khí thoát; 12-phân phối n−ớc; 13-cột khử khí;14-phân phối hơi; 15-hơi vào Mục đích của khử khí là loại trừ O2 hòa tan trong n−ớc ra khỏi n−ớc. Nếu áp suất riêng phần p02 của Oxy trong n−ớc nhỏ hơn p02 trong không gian trên bề mặt thoáng thì O2 không thể thoát ra khỏi n−ớc đ−ợc mà ng−ợc lại còn hòa tan thêm vào trong n−ớc. Nếu p02 trong n−ớc và ở ngoài bằng nhau thì n−ớc đã bão hòa oxy và không thể hòa tan thêm đ−ợc nữa. Nếu p02 ở không gian trên bề mặt thoáng nhỏ hơn ở p02 trong n−ớc thì O2 sẽ thoát ra khỏi n−ớc cho tới khi đạt tới trạng thái thăng bằng mới. Do đó, để cho O2 dễ dàng ra khỏi n−ớc phải làm cho áp suất p02 trên mặt n−ớc thật nhỏ bằng cách nâng cao áp suất riêng phần ph của hơi n−ớc trong không gian trên 127
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - bề mặt thoáng lên thật lớn, sao cho ph ≈ p. Muốn vậy, cần đun n−ớc đến sôi để tăng l−ợng hơi trên bề mặt thoáng. Bình khử khí gồm cột khử khí và thùng chứa. Trong bình khử khí, n−ớc đ−ợc đ−a vào phía trên cột khử khí đi qua các đĩa phân phối sẽ rơi xuống nh− m−a. Hơi đi từ phía d−ới cột lên chui qua các dòng n−ớc, trong quá trình chuyển động ng−ợc chiều nhau hơi sẽ truyền nhiệt cho n−ớc làm tăng nhiệt độ n−ớc đến nhiệt độ bão hoà t−ơng ứng với áp suất trong bình khử khí. Khi đó áp suất riêng phần của H2O tăng lên, còn áp suất riêng phần của các chất khí khác sẽ giảm xuống và chúng dễ dàng thoát ra khỏi n−ớc và đi lên phía trên và đ−ợc thải ra khỏi bình cùng với một l−ợng hơi n−ớc. N−ớc đã đ−ợc khử khí tập trung xuống thùng chứa ở phía d−ới đáy cột khử khí. Thể tích thùng chứa bằng khoảng 1/3 năng suất bình khử khí. Trong các nhà máy điện thông số cao và siêu cao ng−ời ta th−ờng dùng bình khử khí loại 6 ata. Nhà máy điện thông số trung bình và thấp th−ờng dùng loại khử khí 1,2 ata, gọi là bình khử khí khí quyển. Bình khử khí phải đặt cao hơn bơm n−ớc cấp để tránh hiện t−ợng xâm thực trong bơm. Độ cao từ bơm n−ớc cấp đến bình khử khí là 7 - 8m đối với bình khử khí 1,2 ata và 17 - 18m đối với bình khử khí 6 ata. 10.5. Tổn thất hơi và n−ớc ng−ng trong nhà máy điện- các biện pháp bù tổn thất Trong qúa trình vận hành nhà máy điện, luôn luôn có tổn thất hơi và n−ớc, gọi chung là tổn thất môi chất. Ng−ời ta phân biệt Tổn thất trong và tổn thất ngoài. 10.5.1. Tổn thất trong Tổn thất trong là tổn thất n−ớc do xả lò, do rò rỉ ở các chỗ hở trên đ−ờng ống, do mất mát hơi để sấy ống khi khởi động nhà máy, do các hộ tiêu thụ dùng hơi mà không trả lại n−ớc ng−ng đọng, hơi dùng cho thiết bị thổi sạch dàn ống sinh hơi của lò (để chống xỉ tro, xỉ), hơi để sấy dầu mazút, đ−a vào vòi phun phun mazút v.v. . . Để giảm tổn thất trong cần thay thế các mối nối mặt bích bằng mối nối bằng hàn, tăng c−ờng độ kín của tất cả ácc van, tận dụng lại n−ớc đọng trong các ống dẫn, trong các thiết bị vaqf các van, giảm tổn thất hơi và n−ớc ng−ng khi khởi động và khi ngừng máy. Có thể giảm tổn thất xả lò bằng cách dùng các thiết bị bốc hơi từ n−ớc xả lò. v. v. v. . . 10.5.2. Tổn thất ngoài Tổn thất ngoài là tổn thất do các hộ tiêu thụ nhiệt không hoàn trả lại n−ớc ng−ng đọng cho nhà máy hoặc trả lại không đầy đủ. Khi n−ớc ng−ng đọng ở các hộ tiêu thụ đ−ợc trả lại hoàn toàn thì tổn thất ngoài bằng không. Toàn bộ các tổn thất trong và ngoài của nhà máy điện đều đ−ợc liên tục bù lại bằng l−ợng n−ớc bổ sung đã đ−ợc xử lý. 128
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Để xử lý n−ớc bổ sung bằng ph−ơng pháp bốc hơi, ng−ời ta dùng hơi trích từ tuốc bin để gia nhiệt cho n−ớc cần xử lý đến sôi và biến thành hơi trong một thiết bị đặc biệt gọi là bình bốc hơi. Bình bốc hơi là một thiết bị ttrao đổi nhiệt bề mặt trong đó hơi sơ cấp nhả nhiệt và ng−ng tụ thành n−ớc, làm bốc hơi n−ớc bổ sung tạo thành hơi thứ cấp. Hơi thứ cấp lại đ−ợc ng−ng tụ thành n−ớc cất trong bình làm lạnh (gọi là bình ng−ng hơi thứ cấp). N−ớc ng−ng tụ từ hơi thứ cấp (n−ớc cất) hầu nh− không có tạp chất và có chất l−ợng gần nh− chất l−ợng n−ớc ng−ng từ bình ng−ng sẽ đ−ợc cấp vào lò. 129
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ch−ơng 11. sơ đồ nhiệt và bố trí ngôi nhà chính của nhà máy điện 11.1. sơ đồ nhiệt của nhà máy điện 11.1.1. sơ đồ nhiệt nguyên lý Sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện thể hiện qui trình công nghệ, biến đổi và sử dụng năng l−ợng của môi chất trong nhà máy điện. Trong sơ đồ nhiệt nguyên lý gồm có: Lò hơi, tuabin, máy phát, bình ng−ng, các bình trao đổi nhiệt (bình gia nhiệt n−ớc ng−ng, bình khử khí, bình bốc hơi . . . ) ngoài ra còn có các bơm để đẩy môi chất nh− bơm cấp, bơm ng−ng, bơm n−ớc đọng của các bình trao đổi nhiệt, v.v. . . . Các thiết bị chính và phụ đ−ợc nối với nhau bằng các đ−ờng ống hơi, n−ớc, phù hợp với trình tự chuyển động của môi chất. Trên sơ đồ nhiệt nguyên lý không thể hiện các thiết bị dự phòng, không có các thiết bị phụ của đ−ờng ống. Thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý là một trong các giai đoạn quan trọng khi thiết kế nhà máy điện và phải dựa trên cơ sở yêu cầu phụ tải điện, nhiệt, yêu cầu về độ an toàn và kinh tế của nhà máy. Khi thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý, cần giải quyết các vấn đề sau: 1- Chọn loại nhà máy điện: ng−ng hơi hay có trích hơi cung cấp nhiệt. 2- Chọn thông số hơi ban đầu và dạng chu trình. Lựa chọn thông số hơi ban đầu và dạng chu trình liên quan tới loại và công suất đơn vị của lò hơi và tuabin. Tuabin lớn thì phải chọn thông số ban đầu cao hơn. 3- Chọn loại và công suất đơn vị của tuabin. 4- Chọn loại lò hơi t−ơng ứng với thông số của nhà máy. 5- Chọn sơ đồ hồi nhiệt hâm n−ớc cấp. 6- Chọn loại và chỗ nối bình khử khí và bơm n−ớc cấp. 7- Chọn ph−ơng pháp và sơ đồ xử lý n−ớc bổ sung cho lò. 8- Chọn sơ đồ cung cấp nhiệt. 9- Chọn sơ đồ sử dụng nhiệt năng của hơi từ các ezectơ, hơi chèn của tuabin, n−ớc xả lò, n−ớc xả của bình bốc hơi. . . Khi thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cũng cần phải tính đến các chế độ làm việc của nhà máy điện, nhất là chế độ non tải. Để bảo đảm cho nhà máy làm việc bình th−ờng khi non tải thì hơi trích cho khử khí, cho bình bốc hơi phải lấy từ các cửa trích có áp lực cao hoặc lấy hơi mới cho qua bộ giảm ôn giảm áp. Sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện đ−ợc biểu diễn trên hình 11.1. Thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý khi mở rộng nhà máy, cần phải giải quyết đ−ợc các vấn đề sau: - Chọn ph−ơng pháp mở rộng (đặt kề hay đặt chồng). - Mở rộng sơ đồ gia nhiệt hồi nhiệt - Chọn sơ đồ nối các bình khử khí mới liên quan đến thiết bị cũ, chọn cách nối bơm cấp. Sau khi dựng xong sơ đồ nhiệt nguyên lý, tiến hành tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý, giải quyết các vấn đề sau: - Xác định các dòng hơi và dòng n−ớc. 130
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Hiệu chỉnh thông số của những dòng ấy. - Xác định các chỉ tiêu kinh tế của phần nhiệt. Hình 11.1. sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện 1-lò hơi; 2-ống dẫn hơi; 3-tuốc bin; 4-bình ng−ng; 5-bơm n−ớc ng−ng; 6-cột khử khí; 7-bình chứa n−ớc đã khử khí; 8-bình gia nhiệt hạ áp; 9-bơm n−ớc cấp; 10- bình gia nhiệt cao áp; 11-bơm n−ớc đọng; 12-bình làm lạnh ejectơ; 13-làm lạnh hơi chèn. Để tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý, tr−ớc hết phải xây dựng đ−ờng biểu diễn quá trình dãn nở của hơi trong tuabin trên đồ thị i-s, dựa vào các số liệu thiết kế tuabin của nhà máy chế tạo ra nó, đồng thời căn cứ vào các số liệu vận hành trong tình hình thực tế ở n−ớc ta mà điều chỉnh cho thích hợp, sau đó lập bảng thống kê những thông số này để làm cơ sở tính toán. Giai đoạn thứ hai là căn cứ theo sơ đồ đã thiết lập, lập và giải các ph−ơng trình cân bằng nhiệt và cân bằng chất cho tất cả các dòng hơi, dòng n−ớc cấp, n−ớc bổ sung, v.v. . 131
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Cuối cùng, xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. 11.1.2. Sơ đồ nhiệt chi tiết Khác với sơ đồ nhiệt nguyên lý, trong sơ đồ này có vẽ toàn bộ các thiết bị nhiệt, kể cả những thiết bị dự phòng, các đ−ờng ống liên lạc giữa các thiết bị, các loại van đóng mở và các thiết bị điều chỉnh. Hình 11.2. sơ đồ nhiệt chi tiết của nhà máy điện Sơ đồ nhiệt chi tiết thể hiện toàn bộ hệ thống nhiệt của nhà máy, giúp cho ta nắm một cách bao quát toàn bộ vấn đề nhiệt từ nhỏ đến lớn và cho phép ta nhận xét về mức độ hoàn thiện của công trình đã thiết kế, về cách bố trí các thiết bị và hệ thống đ−ờng ống để từ đó đánh giá đ−ợc mức độ kinh tế nhiệt của hệ thống. Sơ đồ nhiệt chi tiết phải làm xong tr−ớc khi nghiên cứu bố trí các thiết bị của nhà máy. Sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện đ−ợc biểu diễn trên hình 11.2. Trong sơ đồ nhiệt chi tiết thì những đ−ờng ống sau đây đ−ợc gọi là đ−ờng ống chính trong hệ thống ống của nhà máy. - ống hơi mới nối từ lò hơi đến tuabin kể cả ống góp. - Đ−ờng ống quá nhiệt trung gian (nếu có quá nhiệt trung gian) - Đ−ờng ống dẫn n−ớc từ bình khử khí đến bơm n−ớc cấp, từ bơm n−ớc cấp qua các bình gia nhiệt cao áp đến lò hơi. 132
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 11.2. bố trí ngôi nhà chính của nhà máy điện 11.2.1. Những yêu cầu khi bố trí ngôi nhà chính Những gian nhà để chứa các thiết bị chính và các trang bị phụ của nó gọi là ngôi nhà chính của nhà máy điện. Bố trí ngôi nhà chính là nghiên cứu bố trí các thiết bị một cách thật hợp lý chằm đảm bảo kỹ thuật, đảm bảo vận hành thuận lợi, đảm bảo quy phạm thiết kế và an toàn lao động. Khi bố trí ngôi nhà chính cần chú ý đảm bảo kỹ thuật nh− : - Phễu than t−ơi phải đặt cao đủ mức, thành phễu phải đủ độ nghiêng để cho than chảy xuống dễ dàng. - Bể chứa n−ớc, bình khử khí phải đặt đủ độ cao so với bơm để tránh hiện t−ợng xâm thực (n−ớc có thể sôi ngay trong bơm) . v.v. Về mặt an toàn lao động phải đảm bảo chỗ làm việc sáng sủa, thoáng khí, không hại đến sức khỏe của công nhân và ngăn ngừa đ−ợc khả năng xảy ra tai nạn lao động. Ngoài những yêu cầu nói trên, việc bố trí ngôi nhà chính còn phải thoả mãn các điều kiện sau : - Tiện lợi cho việc mở rộng nhà máy lúc cần thiết, ngay từ lúc thiết kế đã phải chuẩn bị sẵn những điều kiện thuận tiện cho việc đặt thêm máy mới. - Phải bảo đảm tốt những điều kiện phòng cháy, chữa cháy . - Than nguyên từ kho than phải đi đ−ờng dài mới lên tới băng tải phân phối 7. - Hơi quá nhiệt cũng phải đi xa mới tới tuốc bin . - N−ớc cấp cũng phải đi xa hơn mới tới bao hơi. - Gian phễu than thiếu ánh sáng tự nhiên, ban ngày cũng phải dùng đèn. Nếu than có nhiều chất bốc thì dễ cháy gây ra hỏa hoạn. - Gian tuốc bin xa gian lò nên cũng gây trở ngại khi khởi động tuốc bin. 11.2.2. Bố trí gian phễu than ở đây gian phễu than nằm ngoài nên tránh đ−ợc những khuyết điểm của ph−ơng án trên, nh−ng lại có những khuyết điểm: - Đ−ờng khói đi xa hơn. - Than bột phải đi vòng phía tr−ớc buồng lửa mới tới vòi phun, nh− vậy cần phải tăng c−ờng công suất của quạt tải bột than. Bột than có nhiều khả năng tích tụ ở dọc đ−ờng, lâu ngày có thể làm nhỏ tiết diện ống, hoặc gây nổ. - Sau này muốn đặt những lò hơi lớn hơn thì không còn khả năng nới rộng bề ngang của gian lò. - Gian lò thiếu ánh sáng tự nhiên, kém thoáng khí. - Không thể áp dụng kiến trúc bán lộ thiên là một kiểu kiến trúc đơn giản, tiết kiệm đ−ợc nguyên vật liệu xây dựng. 133
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Không phân biệt ph−ơng án nào, nhà máy nào cũng có một đầu hồi cố định, đ−ợc xây dựng kiên cố ngay từ đầu, còn một đầu xây dựng tạm bợ để khi cần kéo dài nhà máy có thể phá đi dễ dàng mà không lãng phí (th−ờng gọi là đầu hồi phát triển). Hình 11-1. Bố trí gian phễu than ra ngoài. 11.2.3.Bố trí gian tuốc bin Gian tuốc bin còn gọi là gian máy. Việc bố trí tuốc bin và máy phát điện nh− thế nào để đảm bảo vận hành tốt và tiết kiệm đ−ợc chi phí xây lắp. Có 2 ph−ơng án đặt tuốc bin: Ph−ơng án đặt ngang và ph−ơng án đặt dọc. 11.2.3.1. Ph−ơng án đặt ngang Khi gian máy bố trí ngang thì gian máy phải làm rộng bề ngang, về mặt kiến trúc thì chi phí xây dựng nhà rộng tốn hơn xây dựng nhà dài. Ph−ơng án đặt ngang không thông thoáng bằng ph−ơng án đặt dọc, nó chỉ thích hợp nhất đối với nhà máy kiểu khối, thông số cao và có quá nhiệt trung gian. Bởi vì đặt ngang thì mọi đ−ờng ống đều ngắn, nh−: đ−ờng ống dẫn hơi mới, ống hơi quá nhiệt trung gian, đ−ờng ống n−ớc ng−ng, n−ớc cấp v.v. . . đều ngắn hơn. Ngoài ra đặt ngang rất tiện trong việc đ−a điện từ máy phát ra trạm phân phối chính. Nếu tuốc bin đặt ngang thì các thiết bị phụ nh− bình gia nhiệt, bơm tuần hoàn . . . phải đặt xen kẽ vào khoảng cách giữa các tuốc bin, mà tuốc bin thì đặt cao hơn các thiết bị này nên công nhân vận hành không thể nhìn bao quát đ−ợc tất cả các thiết bị . 134
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình. 11.2. Bố trí tuốc bin đặt ngang 11.2.3.2. Ph−ơng án đặt dọc Ưu điểm của ph−ơng án này là: - Gian máy có thể xây hẹp bề ngang và cầu trục cũng ngắn theo, do đó giá thành giảm. - Tuốc bin kề liền thẳng hàng với máy phát điện suốt chiều dọc gian máy. Các bình gia nhiệt của tuốc bin nào vẫn đứng gần tuốc bin ấy, nh−ng nhìn chung toàn gian máy thì chúng đ−ợc xếp thành hàng thẳng song song với hàng tuốc bin trông gọn và đẹp mắt. Bơm n−ớc cấp, bơm tuần hoàn cũng xếp thành hàng thẳng ở tầng d−ới. Nh− vậy ph−ơng án này trông có vẻ mỹ quan hơn và tầm mắt của ng−ời trực ca khống chế mọi thiết bị đ−ợc dễ dàng. - Vì gian máy hẹp chiều ngang nên ánh sáng ban ngày có thể vào đ−ợc rất sâu. Gian máy có 2 tầng: Tầng trên gọi là tầng tuốc bin - máy phát, cao cách mặt đất 7- 8m, ở đấy đặt tuốc bin, máy phát điện, bảng điều khiển. Tầng d−ới đặt bình ng−ng và các thiêt bị khác nh−: bình gia nhiệt, bơm n−ớc ng−ng, bình làm mát dầu, v.v. . . Gian máy nào cũng có sàn tháo lắp bố trí ở tầng d−ới gần đầu hồi phát triển, để khi cần lắp máy mới thì không trở ngại đến các máy cũ. Chiều dài của gian tuốc bin không nhất thiết phải bằng chiều dài gian lò, dài hay ngắn phải xuất phát từ nhu cầu công tác. Phía đầu của mỗi tuốc bin phải chứa đủ chỗ làm sàn phục vụ. Phía cuối trục máy phát cũng cần đủ chỗ để có thể rút đ−ợc rôto ra khỏi stato khi cần. 135
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình. 11.2. Bố trí tuốc bin đặt dọc Chiều rộng của gian tuốc bin phải tuỳ những điều kiện cụ thể mà quy định. Tâm tuốc bin phải cách xa t−ờng nhà đủ để khỏi gây trở ngại khi cần rút bộ ống bình ng−ng hay bộ ống làm lạnh không khí đặt trong bộ máy phát. 11.2.4. Bố trí gian lò hơi Khi nói đến bố trí gian lò thì không nên quan niệm tách riêng gian lò và gian phễu than vì việc bố trí thiết bị 2 gian này liên quan chặt chẽ với nhau. Việc bố trí gian lò thay đổi tuỳ theo loại than sử dụng vì mỗi loại than đòi hỏi một loại máy nghiền thích hợp. Loại máy nghiền bi th−ờng đặt trong gian phễu than, loại giếng nghiền đặt ngay trong gian lò. Nếu nhà máy dùng than antraxit thì trong gian phễu than có những thiết bị nh− phễu than t−ơi, phễu than bột, máy nghiền bi, quạt tải bột than, máy cấp than t−ơi vào máy nghiền, máy cấp than bột vào ống dẫn. Ngoài ra còn một vài thiết bị cũng thuộc hệ thống nghiền than nh− thiết bị phân ly than khô, phân ly than mịn thì đặt ở trên mái nhà, để lộ thiên, nh− thế vừa trông rõ vừa không nguy hiểm đối với nhà máy khi xảy ra nổ cháy. Gian phễu than có 3 tầng: tầng d−ới cùng (cốt 0m) đặt máy nghiền bi, quạt tải bột than; tầng 2 (8 mét) đặt phễu than t−ơi và phễu than bột; tầng 3 (11 mét) đặt băng tải than. 136
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - PHầN 2. Lò HƠI Ch−ơng 2 NGUYÊN Lý LàM VIệC CủA Lò HƠI 2.1. Vai trò của lò hơi trong công nghiệp và sản xuất điện Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt l−ợng tỏa ra sẽ biến n−ớc thành hơi, biến năng l−ợng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi. Lò hơi là thiết bị có mặt gần nh− trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để sản xuất hơi n−ớc phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện; phục vụ cho các quá trình đun nấu, ch−ng cất các dung dịch, sấy sản phẩm trong các quá trình công nghệ ở các nhà máy hóa chất, đ−ờng, r−ợu, bia, n−ớc giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến nông sản và thực phẩm . . . . Tùy thuộc vào nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất, ta có thể phân thành hai loại sau: Trong các nhà máy công nghiệp nh− nhà máy hóa chất, đ−ờng, r−ợu, bia, n−ớc giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm . . . , hơi n−ớc phục vụ cho các quá trình công nghệ nh− đun nấu, ch−ng cất các dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm . . . th−ờng là hơi bão hòa. áp suất hơi t−ơng ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ, nhiệt độ th−ờng từ 110 đến 180 0C. Loại lò hơi này đ−ợc gọi là lò hơi công nghiệp, có áp suất hơi thấp, sản l−ợng nhỏ. Trong nhà máy điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuốc bin, phục vụ cho việc sản xuất điện năng, đòi hỏi phải có công suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có áp suất và nhiệt độ cao. Loại này đ−ợc gọi là lò hơi nhà máy điện. Nhiên liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn nh− than, củi, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng nh− dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí. 2.2. Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy điện Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi đ−ợc sản xuất ra là hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt nhận đ−ợc nhờ các quá trình: đun nóng n−ớc đến sôi, sôi để biến n−ớc thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò. Công suất của lò hơi phụ thuộc vào l−u l−ợng, nhiệt độ và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn. Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi tr−ờng (sản phẩm cháy) và của môi chất tham gia qúa trình (n−ớc hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu tạo, đặc tính của các phần tử lò hơi. Trên hình 2.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi tuần hoàn tự nhiên hiện đại trong nhà máy điện. Nhiên liệu và không khí đ−ợc phun qua vòi phun số 1 vào buồng lửa số 2, tạo thành hỗn hợp cháy và đ−ợc đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có thể đạt tới 1.900 0C. Nhiệt l−ợng tỏa ra khi nhiên liệu cháy truyền cho n−ớc trong dàn ống 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - sinh hơi 3, n−ớc tăng dần nhiệt độ đến sôi, biến thành hơi bão hòa. Hơi bão hòa theo ống sinh hơi 3 đi lên, tập trung vào bao hơi số 5. Trong bao hơi số 5, hơi đ−ợc phân li ra khỏi n−ớc, n−ớc tiếp tục đi xuống theo ống xuống 4 đặt ngoài t−ờng lò rồi lại sang ống sinh hơi số 3 để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ bao hơi số 5 sẽ đi qua ống góp hơi số 6 vào các ống xoắn của bộ quá nhiệt số 7. ở bộ quá nhiệt số 7, hơi bão hòa chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tua bin hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tua bin. Hình 2.1. Nguyên lý cấu tạo của lò hơi 1.Vòi phun nhiên liệu + không khí; 2. Buồng đốt; 3. phễu tro lạnh; 4. Đáy thải xỉ; 5. Dàn ống sinh hơi; 6. Bộ quá nhiệt bức xạ; 7. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 8. ống hơi lên. 9. Bộ quá nhiệt đối l−u; 10. Bộ hãm n−ớc; 11.Bộ sấy không khí; 12. Bộ khử bụi; 13. Quạt khói; 14. Quạt gió; 15. Bao hơi; 16. ống n−ớc xuống; 17. ống góp n−ớc; ở đây, ống sinh hơi số 3 đặt phía trong t−ờng lò nên môi chất trong ống nhận nhiệt và sinh hơi liên tục do đó trong ống ống sinh hơi 3 là hỗn hợp hơi và n−ớc, còn ống xuống 4 đặt ngoài t−ờng lò nên môi chất trong ống 4 không nhận nhiệt do đó trong ống 4 là n−ớc. Khối l−ợng riêng của hỗn hợp hơi và n−ớc trong ống 3 nhỏ hơn 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - khối l−ợng riêng của n−ớc trong ống xuống 4 nên hỗn hợp trong ống 3 đi lên, còn n−ớc trong ống 4 đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy lò hơi loại này đ−ợc gọi là lò hơi tuần hoàn tự nhiên. Buồng lửa trình bày trên hình 2.1 là buồng lửa phun, nhiên liệu đ−ợc phun vào và cháy lơ lửng trong buồng lửa. Quá trình cháy nhiên liệu xẩy ra trong buồng lứa và đạt đến nhiệt độ rất cao, từ 1300 0C đến 1900 0C, chính vì vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bức xạ giữa ngọn lửa và dàn ống sinh hơi rất cao và l−ợng nhiệt dàn ống sinh hơi thu đ−ợc từ ngọn lửa chủ yếu là do trao đổi nhiệt bức xạ. Để hấp thu có hiệu quả nhiệt l−ợng bức xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ t−ờng lò khỏi tác dụng của nhiệt độ cao và những ảnh h−ởng xấu của tro nóng chảy, ng−ời ta bố trí các dàn ống sinh hơi 3 xung quanh t−ờng buồng lửa. Khói ra khỏi buồng lửa, tr−ớc khi vào bộ quá nhiệt đã đ−ợc làm nguội một phần ở cụm phecston, ở đây khói chuyển động ngoài ống truyền nhiệt cho hỗn hợp hơi n−ớc chuyển động trong ống. Khói ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ còn cao, để tận dụng phần nhiệt thừa của khói khi ra khỏi bộ quá nhiệt, ở phần đuôi lò ng−ời ta đặt thêm bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí. Bộ hâm n−ớc có nhiệm vụ gia nhiệt cho n−ớc để nâng nhiệt độ của n−ớc từ nhiệt độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi 5. Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho n−ớc để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp n−ớc trong lò. Sự có mặt của bộ hâm n−ớc sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt của lò hơi và sử dụng triệt để hơn nhiệt l−ợng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát khỏi lò giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò. Không khí lạnh từ ngoài trời đ−ợc quạt gió 14 hút vào và thổi qua bộ sấy không khí 11. ở bộ sấy, không khí nhận nhiệt của khói, nhiệt độ đ−ợc nâng từ nhiệt độ môi tr−ờng đến nhiệt độ yêu cầu và đ−ợc đ−a vào vòi phun số 1 để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nh− vậy bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí đã hoàn trả lại buồng lửa một phần nhiệt đáng lẽ bị thải ra ngoài. Chính vì vậy ng−ời ta còn gọi bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí là bộ tiết kiệm nhiệt. Nh− vậy, từ khi vào bộ hâm n−ớc đến khi ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi, môi chất (n−ớc và hơi) trải qua các giai đoạn hấp thụ nhiệt trong các bộ phận sau: Nhận nhiệt trong bộ hâm n−ớc đến sôi, sôi trong dàn ống sinh hơi, quá nhiệt trong bộ quá nhiệt. Nhiệt l−ợng môi chất hấp thu đ−ợc biểu diễn bằng ph−ơng trình: Qmc = [i''hn - i'hn ]+ [is - i''hn + rx] + [r(1-x) + (i''qn - i'qn)] (2-1) Qmc = i''qn - i'qn + is + r - i'hn (2-1a) Trong đó: Qmc là nhiệt l−ợng môi chất nhận đ−ợc trong lò hơi. i'hn, i''hn : Entanpi của n−ớc vào và ra khỏi bộ hâm n−ớc. r : Nhiệt ẩn hóa hơi của n−ớc. x : độ khô của hơi ra khỏi bao hơi. i'qn, i''qn : Entanpi hơi vào và ra khỏi bộ quá nhiệt. 2.3. Các đặc tính kỹ thuật của Lò hơi Đặc tính kỹ thuật chính của lò là các đại l−ợng thể hiện số l−ợng và chất l−ợng 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - hơi đ−ợc sản xuất ra. Số l−ợng hơi sản xuất ra đ−ợc xác định bằng sản l−ợng hơi còn chất l−ợng hơi đ−ợc xác định bằng thông số hơi. 1- Thông số hơi của lò: Đối với lò hơi của nhà máy điện, hơi sản xuất ra là quá nhiệt nên thông hơi của 0 lò đ−ợc biểu thị bằng áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt: Pqn (Mpa), tqn ( C). 2- Sản l−ợng hơi của lò: Sản l−ợng hơi của lò là l−ợng hơi mà lò sản xuất ra đ−ợc trong một đơn vị thời gian (Kg/h hoặc Tấn/h). Th−ờng dùng 3 khái niệm sản l−ợng. - Sản l−ợng hơi định mức (Dđm): là sản l−ợng hơi lớn nhất lò có thể đạt đ−ợc, đảm bảo vận hành trong thời gian lâu dài, ổn định với các thông số hơi đã cho mà không phá hủy hoặc gây ảnh h−ởng xấu đến chế độ làm việc của lò. - Sản l−ợng hơi cực đại (Dmax): là sản l−ợng hơi lớn nhất mà lò có thể đạt đ−ợc, nh−ng chỉ trong một thời gian ngắn, nghĩa là lò không thể làm việc lâu dài với sản l−ợng hơi cực đại đ−ợc. Sản l−ợng hơi cực đại bằng: Dmax = (1,1 - 1,2) Dđm (2-2) - Sản l−ợng hơi kinh tế là sản l−ợng hơi mà ở đó lò làm việc với hiệu quả kinh tế cao nhất. Sản l−ợng hơi kinh tế bằng: Dkt = (0,8 - 0,9) Dđm (2-3) 3- Hiệu suất của lò: Hiệu suất của lò là tỉ số giữa l−ợng nhiệt mà môi chất hấp thụ đ−ợc (hay còn gọi là l−ợng nhiệt có ích) với l−ợng nhiệt cung cấp vào cho lò. Hiệu suất của lò ký hiệu bằng η ' D(i qn − i hn ) η = lv (2-4) BQ t Trong đó: D là sản l−ợng hơi, (kg/h) iqn là entanpi của hơi quá nhiệt, (Kj/kg) i’hn là entanpi của n−ớc đi vào bộ hâm nứơc, (Kj/kg) B là l−ợng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ, (kg/h) lv Qt : Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, (Kj/kg). 4- Nhiệt thế thể tích của buồng lửa: Nhiệt thế thể tích của buồng lửa là l−ợng nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích của buồng lửa. lv BQ t 3 q v = , (W/m ) (2-5) Vbl Trong đó: 3 Vbl: Thể tích buồng lửa, (m ), B (kg/s) Đối với các lò hơi nhỏ, ng−ời ta còn chú ý đến các đặc tính sau đây 5- Nhiệt thế diện tích trên ghi: Nhiệt thế diện tích trên ghi là nhiệt l−ợng sinh ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bề mặt của ghi: BQlv q = t , (W/m2) (2-6) r R 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - R: diện tích mặt ghi, (m2). 6- Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi: Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi là khả năng bốc hơi của một đơn vị diện tích bề mặt đốt (bề mặt sinh hơi) trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là S, D S = , (kg/m2h) (2-7) H D: Sản l−ợng hơi của lò, (kg/h) H: diện tích bề mặt sinh hơi (bề mặt đôt), (m2) 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ch−ơng 3. NHIÊN LIệU Và hiệu quả sử dụng nhiên liệu 3.1. KHáI NIệM Về NHIÊN LIệU 3.1.1. Nhiên liệu và phân loại nhiên liệu Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và nhiệt năng. Trong công nghiệp thì nhiên liệu phải đạt các yêu cầu sau: - Có nhiều trong tự nhiên, trữ l−ợng lớn, dễ khai thác, giá thành rẻ. - Khi cháy không sinh ra các chất gây nguy hiểm. Nhiên liệu có thể phân thành hai loại chính: nhiên liệu vô cơ và nhiên liệu hữu cơ. 3.1.1.1. Nhiên liệu hữu cơ: Nhiên liệu hữu cơ là nhiên liệu có sẵn trong thiên nhiên do quá trình phân hủy hữu cơ tạo thành. Nhiên liệu hữu cơ dùng trong ngành năng l−ợng có 3 loại: + Khí thiên nhiên. + Nhiên liệu lỏng: dầu Diezen, dầu nặng (FO). + Nhiên liệu rắn: theo tuổi hình thành nhiên liệu ta có gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than cám. 3.1.1.2. Nhiên liệu vô cơ: Nhiên liệu vô cơ là nhiên liệu đ−ợc tạo ra do phản ứng phân hủy hạt nhân Urađium. 3.1.2. Thành phần và đặc tính công nghệ của nhiên liệu 3.1.2.1. Thành phần của nhiên liệu Nhiên liệu bao gồm những chất có khả năng bị oxy hóa gọi là chất cháy và những chất không thể bị oxy hóa gọi là chất trơ. * Nhiên liệu rắn và lỏng Trong nhiên liệu rắn hoặc lỏng có các nguyên tố: Cacbon(C), Hyđro (H), Ôxi (O), Nitơ (N), L−u huỳnh (S), độ tro (A) và độ ẩm (W). Các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu đều ở dạng liên kết các phân tử hữu cơ rất phức tạp nên khó cháy và không thể thể hiện đầy đủ các tính chất của nhiên liệu. Trong thực tế, ng−ời ta th−ờng phân tích nhiên liệu theo thành phần khối l−ợng ở các dạng mẫu khác nhau nh−: mẫu làm việc, mẫu khô, mẫu cháy, dựa vào đó có thể đánh giá ảnh h−ởng của các quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản đến thành phần nhiên liệu. Đối với mẫu làm việc, thành phần nhiên liệu đ−ợc xác định theo phần trăm khối l−ợng ở trạng thái thực tế, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: lv lv lv lv lv lv lv C + H + Sc + N + O + A + W = 100% (3-1) Sấy mẫu làm việc ở nhiệt độ 105 0C, thành phần ẩm sẽ tách khỏi nhiên liệu (W= 0), khi đó ta có mẫu nhiên liệu khô: k k k k k k C + H + Sc + N + O + A = 100% (3-2) 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đối với mẫu cháy, thành phần nhiên liệu đ−ợc xác định theo phần trăm khối l−ợng các chất cháy đ−ợc: ch ch ch ch C + H + Sc + N + O = 100% (3-3) Cacbon: Các bon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu, có thể chiếm tới 95% khối l−ợng nhiên liệu. Khi cháy, 1kg các bon tỏa ra một nhiệt l−ợng khá lớn, khoảng 34150 KJ/Kg, gọi là nhiệt trị của các bon, do vậy nhiên liệu càng nhiều các bon thì nhiệt trị càng cao. Tuổi hình thành than càng cao thì l−ợng các bon chứa ở than càng nhiều nghĩa là nhiệt trị càng cao. Hyđro: Hyđro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu. Tuy l−ợng hyđro trong nhiên liệu rất it, tối đa chỉ đến 10% khối l−ợng nhiên liệu, nh−ng nhiệt trị của Hyđrô rất lớn. Khi cháy, 1kg Hyđro tỏa ra một nhiệt l−ợng khoảng 144.500 KJ/Kg . L−u huỳnh: Tuy là một thành phần cháy, nh−ng l−u huỳnh là một chất có hại trong nhiên liệu vì khi cháy tạo thành SO2 thải ra môi tr−ờng rất độc và SO3 gây ăn mòn kim loại rất mạnh, đặc biệt SO2 tác dụng với n−ớc tạo thành axít H2SO4. L−u huỳnh tồn tại d−ới 3 dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk và liên kết Sunfat SSP. S = Shc + Sk + Ssp (3-4) L−u huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là l−u huỳnh cháy, còn l−u huỳnh Sunfat th−ờng nằm d−ới dạng CaSO4, MgSO4 không tham gia quá trình cháy mà tạo thành tro của nhiên liệu. Ôxi và Nitơ: Ôxi và Nitơ là những thành phần vô ích trong nhiên liệu vì sự có mặt của nó trong nhiên liệu sẽ làm giảm các thành phần cháy đ−ợc của nhiên liệu, do đó làm giảm nhiệt trị chung của nhiên liệu. Nhiên liệu càng non thì l−ợng oxy càng nhiều. * Nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí đ−ợc đặc tr−ng bằng hàm l−ợng các chất Cacbuahyđrô nh−: CH4, CH4 , CH4, H2, . . . , tính theo phần trăm thể tích . 3.1.2.2. Đặc tính công nghệ của nhiên liệu Việc lựa chọn ph−ơng pháp đốt và sử dụng nhiệt l−ợng giải phóng từ quá trình cháy nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào các đặc tính công nghệ của nhiên liệu. Trong công nghiệp, ng−ời ta coi các đặc tính sau đây là đặc tính công nghệ của nhiên liệu: độ ẩm, chất bốc, cốc, tro và nhiệt trị. * Độ ẩm: Độ ẩm ký hiệu là W, là l−ợng n−ớc chứa trong nhiên liệu, l−ợng n−ớc này nên nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống. Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung cấp một nhiệt l−ợng để bốc ẩm thành hơi n−ớc. Độ ẩm của nhiên liệu đ−ợc chia ra 2 loại: Độ ẩm trong và độ ẩm ngoài. Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, th−ờng ở dạng tinh thể ngậm n−ớc và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu. Độ ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C. 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Chất bốc và cốc: Chất bốc ký hiệu là V, Khi đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện không có ôxi ở nhiệt độ 800-8500C thì có chất khí thoát ra gọi là chất bốc, đó là kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu. Nó là thành phần cháy ở thể khí gồm: hyđrô, cacbuahyđrô, cacbon, oxitcacbon, cacbonic, oxi và nitơ . . . Nhiên liệu càng già thì l−ợng chất bốc càng ít, nh−ng nhiệt trị của chất bốc càng cao, l−ợng chất bốc của nhiên liệu thay đổi trong phạm vi: than Anfratxit 2-8%, than đá 10-45%, than bùn 70%, gỗ 80%. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy. Sau khi chất bốc bốc ra, phần rắn còn lại của nhiên liệu có thể tham gia quá trình cháy gọi là cốc. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao. Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc nh− than antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao, đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho cốc cháy hết tr−ớc khi ra khỏi buồng lửa. * Độ tro: Độ tro ký hiệu là A, tro của nhiên liệu là phần rắn ở dạng chất khoáng còn lại sau khi nhiên liệu cháy. Thành phần của nó gồm một số hỗn hợp khoáng nh− đất sét, cát, pyrit sắt, oxit sắt, . . . Sự có mặt của nó làm giảm thành phần cháy đ−ợc của nhiên liệu, do đó giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Trong qúa trình cháy, d−ới tác dụng của nhiệt độ cao một phần bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị oxy hóa nh−ng chủ yếu biến thành tro. Độ tro của một số loại nhiên liệu trong khoảng: Than 15-30%, gỗ 0,5 đến 1,0%, mazut 0,2 đến 0,3%, khí 0%, đ−ợc xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở nhiệt độ 8500C với nhiên liệu rắn, đến 5000C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối l−ợng còn lại hoàn toàn không thay đổi. Tác hại của tro: sự có mặt của tro trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình cháy. Khi bay theo khói tro sẽ mài mòn các bề mặt đốt của lò hơi. Một trong những đặc tính quan trọng của tro ảnh h−ởng đến điều kiện làm việc của lò là nhiệt độ nóng chảy của tro. Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng từ 12000C đến 14250C. Tro có nhiệt độ chảy thấp thì có nhiều khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt ống, ngăn cản sự trao đổi nhiệt giữa khói với môi chất trong ống và làm tăng nhiệt độ vách ống gây nguy hiểm cho ống. * Nhiệt trị của nhiên liệu: Nhiệt trị của nhiên liệu là l−ợng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên 3 3 liệu rắn hoặc lỏng hay 1m tiêu chuẩn nhiên liệu khí (Kj/kg, Kj/m tc). Nhiệt trị làm việc của nhiên liệu gồm nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp, ký hiệu là lv lv Qc và Qt . Trong nhiên liệu có hơi n−ớc, nếu hơi n−ớc đó ng−ng tụ thành n−ớc sẽ tỏa ra một l−ợng nhiệt nữa. Nhiệt trị cao là nhiệt trị có kể đến cả l−ợng nhiệt khi ng−ng tụ hơi n−ớc trong sản phẩm cháy nữa. Nhiệt trị thấp là nhiệt trị không kể đến l−ợng nhiệt ng−ng tụ hơi n−ớc trong sản phẩm cháy. Nhiệt trị của nhiên liệu khi cháy trong thiết bị thực tế là nhiệt trị thấp vì nhiệt độ của khói ra khỏi lò cao hơn nhiệt độ ng−ng tụ hơi n−ớc, còn nhiệt trị cao đ−ợc dùng khi tính toán trong điều kiện phòng thí nghiệm. Khi so sánh các loại nhiên liệu vơi nhau, ng−ời ta th−ờng dùng khái niệm nhiên liệu tiêu chuẩn, có nhiệt trị Qt=7000 Kcal/kg (29330 Kj/kg). 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.2. QUá TRìNH CHáY CủA NHIÊN LIệU 3.2.1. Khái niệm Quá trình cháy nhiên liệu là quá trình phản ứng hóa học giữa các nguyên tố hóa học của nhiên liệu với oxi và sinh ra nhiệt, quá trình cháy còn là quá trình oxi hóa. Chất oxi hóa chính là oxi của không khí cấp vào cho quá trình cháy, chất bị oxy hóa là các nguyên tố cháy đ−ợc của nhiên liệu. Sản phẩm tạo thành sau quá trình cháy gọi là sản phẩm cháy (khói). Quá trình cháy có thể xẩy ra hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. - Quá trình cháy hoàn toàn là quá trình cháy trong đó các thành phần cháy đ−ợc của nhiên liệu đều đ−ợc oxi hóa hoàn toàn và sản phẩm cháy của nó gồm các khí CO2, SO2, H2O, N2, và O2. - Quá trình cháy không hoàn toàn là quá trình cháy trong đó còn những chất có thể cháy đ−ợc ch−a đ−ợc ô xi hóa hoàn toàn. Khi cháy không hoàn toàn, ngoài những sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn trong khói còn có những sản phẩm khác: CO, CH4 Nguyên nhân của quá trình cháy không hoàn toàn có thể là do thiếu không khí cho quá trình oxi hóa hoặc có đủ không khí nh−ng không khí và nhiên liệu pha trộn không đều tạo ra chỗ thừa, chỗ thiếu không khí. Quá trình cháy nhiên liệu là một quá trình rất phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn: sấy nóng, bốc hơi, sinh chất bốc, bắt lửa, cháy chất bốc và cốc, tạo xỉ. Giai đoạn sấy nóng và sinh chất bốc là giai đoạn chuẩn bị cho nhiên liệu bốc cháy, cần thiết phải có không khí nóng có nhiệt độ khoảng từ 150 đến 4000C để sấy nóng, bốc ẩm và bốc chất bốc khỏi nhiên liệu. Giai đoạn bắt lửa bắt đầu ở nhiệt độ cao hơn, khi nhiên liệu tiếp xúc với không khí nóng. Giai đoạn cháy chất bốc và cốc kèm theo quá trình tỏa nhiệt, nhiệt l−ợng này có tác dụng làm tăng nhiệt độ hỗn hợp để phản ứng oxy hóa cốc xẩy ra nhanh hơn, đây là giai đoạn oxi hóa mãnh liệt nhất. Giai đoạn kết thúc quá trình cháy là giai đoạn tạo thành tro và xỉ. 3.2.2. Các ph−ơng trình phản ứng cháy 3.2.2.1. Cháy nhiên liệu rắn + Phản ứng của quá trình cháy hoàn toàn: - Cháy cacbon: C + O2 = CO2 (3-5a) 12kgC + 32kgO2 = 44kgCO2 1kgC + 2,67 O2 = 3,67kgCO2. (3-5b) 3 Khi thay khối l−ợng riêng của Oxi ρo2 = 1,428kg/ m tc và cacbonnic 3 ρCO2 = 1,964kg/ m tc vào (3-5b), ta đ−ợc: 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3 3 1KgC + 1,866 m tc O2 = 1,866 m tc CO2. (3-5c) T−ơng tự, ta có thể tính l−ợng không khí cần thiết để đốt cháy các thành phần khác. - Cháy l−u huỳnh: S + O2 = SO2 (3-6a) 3 3 1kgS + 0,7 m tc O2 = 0,7m tc SO2 (3-6b) - Cháy hyđro: 2H2 + O2 = 2H2O (3-7a) 3 3 1kgH2 + 5,6 m tc O2 = 11,2 m tc H2O (3-7b) + Phản ứng cháy không hoàn toàn: 2C + O2 = 2CO (3-8) 24kgC + 32kg O2 = 56kg CO 3 3 1kgC + 0,933 m tc O2 = 1,866 m tc CO (3-8b) 3.2.2.2. Cháy nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí bao gồm các thành phần H2, S, CH4, CmHn, CO, H2S. Ph−ơng trình các phản ứng cháy nhiên liệu khí cũng đ−ợc viết t−ơng tự nh− đối với nhiên liệu rắn hoặc lỏng. Từ các ph−ơng trình phản ứng cháy ta có thể tính đ−ợc l−ợng oxi lý thuyết cần thiết cung cấp cho quá trình cháy, đảm bảo cho nhiên liệu cháy hoàn toàn (cháy kiệt). Từ đó tính đ−ợc l−ợng không khí cần cung cấp cho lò hơi. Đồng thời từ các ph−ơng trình phản ứng cháy cũng có thể tính đ−ợc l−ợng khói thải ra khỏi lò. 3.2.3. Xác định thể tích không khí cấp cho quá trình cháy * Thể tích không khí lý thuyết: Thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy là l−ợng không khí t−ơng ứng với l−ợng O2 cần thiết cho quá trình cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn 3 hoặc lỏng hay 1 m tc tiêu chuẩn nhiên liệu khí. Trong nhiên liệu rắn, các thành phần C, H, S có thể cháy đ−ợc và sinh nhiệt. L−ợng oxi cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu bằng tổng l−ợng oxi cần thiết để đốt cháy hoàn toàn l−ợng C, H, S có trong 1kg nhiên liệu. Vậy có thể tính l−ợng oxi cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu theo các ph−ơng trình phản ứng (3-5), (3-6), (3-7). lv lv lv lv 0 C S H O VO = 1,866 + 0,7 + 5,6 − (3-9) 2 100 100 100 1,428.100 Oxi cấp cho quá trình cháy trong lò hơi lấy từ không khí, mà trong không khí oxi chiếm 21%, do đó có thể tính đ−ợc l−ợng không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: 0 lv lv lv lv VO 1 ⎛ C S H O ⎞ 0 2 ⎜ ⎟ Vkk = = ⎜1,866 + 0,7 + 5,6 − ⎟ (3-10) 0,21 0,21⎝ 100 100 100 1,428.100 ⎠ L−ợng không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu rắn, lỏng là: 0 lv lv lv lv 3 Vkk = 0,0889(C + 0,375S ) + 0,265H − 0,0333O , (m tc / kg ) (3-11) 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Thể tích không khí thực tế: Thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy đ−ợc xác định theo các ph−ơng trình phản ứng hóa học nêu trên. Nghĩa là đ−ợc tính toán với điều kiện lí t−ởng, trong đó từng phân tử các chất oxi hóa và bị oxi hóa tiếp xúc và phản ứng với nhau. Trong thực tế không khí và nhiên liệu không thể tiếp xúc lý t−ởng với nhau đ−ợc nh− vậy. Do vậy để qúa trình cháy có thể xẩy ra hoàn toàn (nghĩa là gần với điều kiện lý t−ởng) thì l−ợng không khí thực tế cần phải cung cấp vào nhiều hơn l−ợng không khí tính toán đ−ợc theo lý thuyết. Tỉ số giữa l−ợng không khí thực tế cấp vào với l−ợng không khí lý thuyết tính toán đ−ợc gọi là hệ số không khí thừa, ký hiệu là α: V α = kk > 1 (3-12) V 0 kk Trong đó: 3 Vkk: Thể tích không khí thực tế, (m tc/ kg) 0 3 Vkk: Thể tích không khí lý thuyết, (m tc/ kg). Giá trị tiêu chuẩn của hệ số không khí thừa đối với từng loại lò hơi nh− sau: + Đốt nhiên liệu trong buồng lửa ghi : α = 1,3 đến 1,5 + Đốt nhiên liệu trong buồng lửa phun: Lò hơi đốt bột than (phun) : α = 1,13 đến 1,25 Lò hơi đốt dầu: α = 1,03 đến 1,15 Lò hơi đốt khí: α = 1,02 đến 1,05 Lò hơi không thể kín tuyệt đối đ−ợc vì có các chỗ ghép nối t−ờng lò, trên t−ờng lò phải có cửa vệ sinh, cửa quan sát. Khi lò làm việc, áp suất đ−ờng khói luôn thấp hơn áp suất khí quyển, do đó không khí lạnh từ ngoài sẽ lọt vào đ−ờng khói làm tăng hệ số không khí thừa trong đ−ờng khói. áp suất khói giảm dần theo chiều khói đi, do đó l−ợng không khí lạnh lọt vào đ−ờng khói tăng dần, nghĩa là ( tăng dần theo chiều đi của khói. Khi ( tăng thì nhiệt độ của khói giảm xuống tức là quá trình truyền nhiệt giảm xuống, nhiệt thừa của khói tăng lên tức là l−ợng nhiệt do khói mang ra ngoài trời (q2) tăng lên, hiệu suất lò giảm xuống. Vì vậy, khi vận hành cần phải phấn đấu giữ cho α ở giá trị tối thiểu. 3.2.4. Thể tích sản phẩm cháy sinh ra khi cháy nhiên liệu Sản phẩm cháy (gọi là khói thực) gồm có khói khô và hơi n−ớc. Tùy thuộc vào điều kiện cháy hoàn toàn hay không hoàn toàn các nguyên tố cháy của nhiên liệu mà tỷ lệ các thành phần các chất sinh ra trong sản phẩm cháy khác nhau. ở trạng thái lý thuyết, khi cháy hoàn toàn (với α = 1) sẽ tạo thành trong khói các chất: CO2, SO2, N2 và H2O. ở các lò hơi đốt dầu sử dụng vòi phun hơi thì cần thiết phải có một l−ợng hơi để phun dầu vào lò d−ới dạng s−ơng mù nên l−ợng khói thực tế bao giờ cũng lớn hơn l−ợng khói lý thuyết. Trong quá trình vận hành lò hơi, th−ờng phải kiểm tra các mẫu khói định kỳ để phát hiện trong khói có thành phần CO không. Nếu có CO chứng tỏ quá trình cháy xẩy ra không hoàn toàn, nhiên liệu ch−a bị oxi hóa hoàn toàn, cần thiết phải tìm 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nguyên nhân để khắc phục và điều chỉnh quá trình cháy. Đồng thời việc phân tích khói còn cho phép xác định hệ số không khí thừa xem có đúng tiêu chuẩn không. Nếu α nhỏ hơn tiêu chuẩn thì quá trình cháy sẽ thiếu O2 cháy không hết nhiên liệu. Nếu α lớn thì tổn thất nhiệt q2 tăng, hiệu suất của lò giảm xuống. Khi phân tích khói th−ờng xác định chung giá trị thể tích của khí 3 nguyên tử có trong khói CO2 và SO2 , ký hiệu là RO2 V = V + V (3-13) RO2 CO2 SO2 3.3. CÂN BằNG NHIệT Và TíNH HIệU SUấT CủA Lò 3.3.1. Ph−ơng trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò Nhiệt l−ợng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi chính là năng l−ợng do nhiên liệu và không khí mang vào: Qđv = Qnl + Qkk (3-14) Nhiệt l−ợng này một phần đ−ợc sử dụng hữu ích để sinh hơi, còn một phần nhỏ hơn bị mất mát đi gọi là tổn thất nhiệt. Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (3-15) Trong đó: Q1 là nhiệt l−ợng sử dụng hữu ích để sinh hơi, (Kj/kg) Q2 là l−ợng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi, (Kj/kg) Q3 là l−ợng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học, (Kj/kg) Q4 là l−ợng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học, (Kj/kg) Q5 là l−ợng tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt từ mặt ngoài t−ờng lò ra không khí xung quanh, (Kj/kg) Q6 là l−ợng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài, (Kj/kg). Nhiệt l−ợng sinh ra do đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi chính bằng nhiệt l−ợng đ−ợc sử dụng hữu ích để sinh hơi và phần nhiệt bị tổn thất trong quá trình làm việc. Ph−ơng trình biểu diễn sự cân bằng này gọi là ph−ơng trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò. Qđv = Qnl + Qkk = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (3-16) 3.3.2. Xác định hiệu suất của lò hơi Hiệu suất của lò hơi là tỉ số giữa l−ợng nhiệt sử dụng hữu ích và l−ợng nhiệt cung cấp vào lò hơi. Q η = 1 100, (%) (3-17) Qdv Hiệu suất của lò hơi có thể xác định bằng 2 ph−ơng pháp: ph−ơng pháp cân bằng thuận và ph−ơng pháp cân bằng nghịch. 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.3.2.1. Ph−ơng pháp cân bằng thuận: Ph−ơng pháp xác định hiệu suất nhiệt theo ph−ơng trình (3-17) gọi là ph−ơng pháp cân bằng thuận. Để tính hiệu suất của lò theo ph−ơng pháp cân bằng thuận cần tính l−ợng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 và l−ợng nhiệt cung cấp vào lò hơi Qđv. + Nhiệt sử dụng hữu ích hơi nhận đ−ợc: Q1 + D(iqn - i'nc) (3-18) D là sản l−ợng hơi của lò hơi, (kg/h) iqn là entanpi hơi quá nhiệt, (Kj/kg) i’nc là entanpi n−ớc ở đầu vào bộ hâm n−ớc, (Kj/kg) + L−ợng nhiệt do nhiên liệu sinh ra khi cháy (nếu bỏ qua nhiệt l−ợng do không khí mang vào): lv Qdv = BQt (3-19) B là l−ợng nhiên liệu lò hơi tiêu thụ trong 1h (kg/h). Thay vào (3-17) ta có: D(i qn − i'qn ) η = lv 100, (%). (3-20) BQ t Nh− vậy muốn xác định hiệu suất của lò theo ph−ơng pháp thuận cần xác định chính xác l−ợng tiêu hao nhiên liệu t−ơng ứng vơi l−ợng hơi sản xuất ra. Đây là một điều khó khăn đối với các ló hơi lớn vì l−ợng tiêu hao nhiên liệu rất lớn nên rất khó xác định chính xác l−ợng tiêu hao nhiên liệu của lò. Vì vậy ph−ơng pháp này chỉ dùng để xác định hiệu suất cho các lò hơi nhỏ, có l−ợng tiêu hao nhiên liệu ít có thể xác định đ−ợc chính xác, còn sản l−ợng hơi đ−ợcc xác định bằng cách đo l−ợng n−ớc cấp vào lò. Đối với các lò lớn thì hiệu suất đ−ợc xác định theo ph−ơng pháp cân bằng nghịch. 3.3.2.2. Ph−ơng pháp cân băng nghịch: Từ ph−ơng trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò (3-16) ta có: Q1 = Qđv - Q2 - Q3 - Q4 - Q5 - Q6 (3-21) Chia cả hai vế cho Qđv ta đ−ợc: Q Q Q Q Q Q Q 1 = dv - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 (3-22) Qdv Qdv Q dv Qdv Qdv Q dv Qdv hay: η = q1 = 1 - q2 - q3 - q4 - q5 - q6 (3-23) 6 η = q1 = 100 - ∑q i (%) i=2 Q1 Q 2 Q3 trong đó: q1= (%); q2= (%), q3= (%). . . . Qdv Qdv Qdv Ph−ơng pháp xác định hiệu suất nhiệt theo ph−ơng trình (3-23) gọi là ph−ơng pháp cân bằng nghịch. Để tính hiệu suất của lò theo ph−ơng pháp cân bằng nghịch cần tính các tổn thất nhiệt q1 , q2 , q3 , q4 , q5 , q6. 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.4. Tổn thất nhiệt TRONG Lò HƠI 3.4.1. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi q2 (%) Khói đ−ợc tạo thành trong quá trình cháy tức là từ không khí và nhiên liệu. Không khí vào lò có nhiệt độ khoảng 20-350C, trong khi đó nhiệt độ khói thải ra khỏi lò th−ờng lớn hơn 1100C, đặc biệt đối với các lò nhỏ không có bề mặt đốt phần đuôi thì nhiệt độ khói thoát có thể tới 4000C. Nh− vậy phải mất một l−ợng nhiệt để đốt nóng không khí và nhiên liệu từ nhiệt độ môi tr−ờng đến nhiệt độ khói thải. Tổn thất này gọi là tổn thất nhiệt do khói thải, ký hiệu là q2 (%) Hệ số không khí thừa ra khỏi lò hơi và nhiệt độ khói thải là 2 yếu tố ảnh h−ởng rât lớn đến q2. Nhiệt độ khói thải càng cao thì tổn thất q2 càng lớn. Tuy nhiên khi nhiệt độ khói thải thấp hơn nhiệt độ đọng s−ơng sẽ gây ng−ng đọng s−ơng hơi n−ớc trong khói. N−ơc ng−ng đọng sẽ dễ hòa tan SO2 tạo thành H2SO4 gây hiện t−ợng ăn mòn kim loại. Vì vậy chúng ta phải tìm những biện pháp để giảm nhiệt độ khói thải đến mức hợp lý nhất. Khi hệ số không khí thừa càng lớn thì nhiệt độ cháy lý thuyết của quá trình giảm, làm giảm l−ợng nhiệt hấp thu bằng bức xạ của buồng lửa, dẫn đến nhiệt độ khói sau buồng lửa tăng lên tức là nhiệt độ khói thoát tăng. Mặt khác hệ số không khí thừa càng lớn thì thể tích khói thải càng lớn và nh− vậy thì q2 cũng càng lớn. Vì vậy cần khống chế ( ở mức nhỏ nhất, đồng thời hạn chế không khí lạnh lọt vào lò hơi. Tổn thất nhiệt q2 th−ờng trong khoảng từ 4-7% 3.4.2. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học q3 (%) Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn thì trong khói còn có các chất khí cháy không hoàn toàn nh− CO, H2, CH4 . Những khí này còn có thể cháy và sinh nhiệt đ−ợc nh−ng ch−a cháy đã bị thải ra ngoài, gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học, ký hiệu là q3 (%). Nguyên nhân của tổn thất này là có thể do thiếu không khí hoặc không khí pha trộn không đều với nhiên liệu. Các yếu tố ảnh h−ởng đến q3 bao gồm: Nhiệt độ buồng lửa, hệ số không khí thừa và ph−ơng thức xáo trộn giữa không khí với nhiên liệu trong buồng lửa. Hệ số không khí thừa lớn thì q3 càng nhỏ nh−ng q2 lại tăng (Tuy nhiên hệ số không khí thừa quá lớn làm cho nhiệt độ buồng l−ả quá thấp thì q3 lại tăng). Sự pha trộng giữa nhiên liệu và không khí càng tốt thì q3 càng nhỏ. Vì vậy phải tính chọn α sao cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 là nhỏ nhất. Khi đốt nhiên liệu rắn: đối với buồng lửa ghi tổn thất q3 có thể đạt đến 0,5- 1%, buồng đốt phun q3 có thể đạt đến 0,5% và với buồng lửa thủ công q3 có thể đạt đến 2% hoặc cao hơn. Khi đốt mazut thì q3 cao hơn vì khi cháy mazut cacbuahyđro dễ bị phân hủy tạo thành những liên kết khó phản ứng, th−ờng q3 = 3%. 3.4.3. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4 (%) 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nhiên liệu đ−a vào lò có một phần ch−a kịp cháy đã bị thải ra ngoài theo các đ−ờng: bay theo khói, lọt qua ghi lò hoặc rơi xuống đáy buồng lửa cùng với xỉ gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học. Yếu tố ảnh h−ởng đến tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học là kích cỡ hạt, tính kết dính của tro, tốc độ và cách tổ chức cấp gió. ở lò ghi, khe hở của ghi càng lớn thì tổn thất q4 càng lớn. Nếu việc phân phối gió cấp I và II không tốt, sẽ thổi bay các hạt nhiên liệu ch−a cháy hết ra khỏi buồng lửa. Kích th−ớc hạt càng không đều thì q4 càng lớn. Buồng lửa phun có q4 bé nhất, đặc biệt là buồng lửa thải xỉ lỏng có thể coi q4 = 0. Đối với buồng đốt kiểu phun: q4 có thể đạt đến 4%; đối với buồng đốt ghi từ 2-14%. 3.4.4. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi tr−ờng xung quanh q5 (%) Bề mặt t−ờng xung quanh của lò luôn có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi tr−ờng xung quanh, do đó luôn có sự tỏa nhiệt từ mặt ngoài t−ờng lò đến môi tr−ờng gây nên tổn thất, gọi là tổn thất do tỏa nhiệt ra môi tr−ờng xung quanh, ký hiệu là q5 (%). Tổn thất nhiệt q5 phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt xung quanh của t−ờng lò, chất l−ợng lớp cách nhiệt t−ờng lò. Tổn thất q5 tỷ lệ thuận với diện tích xung quanh, với nhiệt độ bề mặt ngoài của t−ờng lò. Tuy nhiên, công suất lò càng lớn thì diện tích bề mặt càng tăng nh−ng độ tăng diện tích bề mặt xung quanh nhỏ hơn độ tăng sản l−ợng lò, do đó trị số q5 ứng với 1kg nhiên liệu sẽ giảm xuống. Đối với lò hơi lớn q5 khoảng 0,5%. Muốn giảm q5 phải thiết kế t−ờng lò sao cho hợp lý. 3.4.5. Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài lò hơi q6 (%) Xỉ sinh ra từ nhiên liệu trong quá trình cháy, đ−ợc thải ra khỏi lò ở nhiệt độ cao. Đối với lò hơi thải xỉ khô nhiệt độ xỉ ra khỏi lò khoảng 600 - 8000C, đối với lò hơi thải xỉ lỏng nhiệt độ xỉ khoảng 1300 - 14000C, trong khi đó nhiên liệu vào lò có nhiệt độ khoảng 20-350C. Nh− vậy lò hơi đã mất đi một l−ợng nhiệt để nâng nhiệt độ xỉ từ nhiệt độ bằng nhiệt độ môi tr−ờng lúc vào đến nhiệt độ xỉ lúc ra khỏi lò, gọi là tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài q6 (%). Tổn thất q6 phụ thuộc vào độ tro của nhiên liệu, vào ph−ơng pháp thải xỉ ra khỏi buồng lửa. Đối với nhiên liệu càng nhiều tro thì q6 càng lớn. Các lò thải xỉ khô có q6 nhỏ hơn khi thải xỉ lỏng. Tổn thất q6 có thể đạt đến 5% 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ch−ơng 4. CáC PHầN Tử CủA Lò HƠI 4.1. KHUNG Lò Và TƯờNG Lò 4.1.1. Khung lò Khung lò là một kết cấu kim loại dùng để treo hoặc đỡ tất cả các phần tử của lò. Khung lò gồm có các cột chính, phụ đặt trên hệ thống móng và đ−ợc nối với nhau bằng các dầm. Ngoài ra còn các hệ thống treo đỡ dàn ống quá nhiệt, bộ hâm n−ớc, bộ sấy không khí, toàn bộ sàn thao tác để phục vụ cho công nhân làm việc ở vị trí cao và ở các chỗ cần kiểm tra, theo dõi, quan sát tro bụi. Khung lò th−ờng làm bằng các thanh thép chữ I, V, U đơn hoặc các thanh này ghép lại với nhau. Các kết cấu treo và đỡ phải đảm bảo sao cho các phần tử của lò có thể dịch chuyển đ−ợc khi bị dãn nở nhiệt. Kết cấu khung lò đ−ợc chỉ trên hình 4.1. 4.1.2. T−ờng lò T−ờng lò có nhiệm vụ ngăn cách các phần tử đ−ợc đốt nóng của lò với môi tr−ờng xung quanh nhằm giảm bớt tổn thất nhiệt do tỏa ra môi tr−ờng xung quanh, đồng thời hạn chế việc đố t nóng quá mức không khí ở chung quanh nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho công nhân vận hành, mặt khác nó còn có nhiệm vụ ngăn cản việc lọt gió lạnh ở ngoài vào trong Hình. 4.1. Kết cấu khung lò buồng lửa và đ−ờng khói. Theo tiêu chuẩn vận hành, để đảm bảo an toàn cho công nhân vận hành, nhiệt độ không khí ở khu làm việc phải nhỏ hơn 500C. Vì vậy t−ờng lò phải cách nhiệt tốt đảm bảo điều kiện nhiệt độ mặt ngoài của t−ờng lò không đ−ợc v−ợt quá 500C. Thông th−ờng, t−ờng lò tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa và dòng khói, chịu tác dụng phá hủy do mài mòn của tro bay, ăn mòn của xỉ nên t−ờng lò đ−ợc cấu trúc gồm 3 lớp đ−ợc biểu diễn trên hình 4.2. Lớp trong cùng là vật liệu chịu lửa, xây bằng gạch chịu lửa, chịu đ−ợc tác dụng của nhiệt độ cao, ăn mòn và mài mòn của xỉ. Lớp thứ hai là vật liệu cách nhiệt, có tác dụng cách nhiệt và ngoài cùng là lớp tôn mỏng vừa có tác dụng 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - bảo vệ lớp cách nhiệt vừa có tác dụng trang trí. Hình 4.2 t−ờng lò 1. là lớp gạch chịu lửa. 2. là lớp vật liệu cách nhiệt. 3. là lớp kim loại bảo vệ 4. ống sinh hơi + Vật liệu chịu lửa: ở lò hơi th−ờng dùng các loại vật liệu chịu lửa nh−: Samot, Cromit. Yêu cầu đối với vật liệu chịu lửa là độ chịu lửa, độ bền nhiệt, độ chịu xỉ cao. - Độ chịu lửa: là khả năng chịu đ−ợc nhiệt độ cao (trên 15000C), tức là vẫn giữ đ−ợc các tính chất cơ học và vật lý ở nhiệt độ cao. - Độ bền nhiệt: là khả năng chịu đ−ợc sự thay đổi nhiệt độ nhiều lần mà không bị thay đổi về cấu tạo và tình chất. - Độ chịu xỉ: là khả năng chịu đ−ợc sự mài mòn và ăn mòn hóa học của xỉ. Samốt là loại vật liệu đ−ợc sử dụng nhiều vì có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền, có thể chịu đ−ợc nhiệt độ đến 17300C, th−ờng đ−ợc sản xuất ra d−ới dạng bột hoặc gạch có kích th−ớc tiêu chuẩn. Cromit có thể chịu nhiệt độ đến 20000C, đắt tiền, th−ờng dùng trong lò hơi ở dạng bột để làm vữa trát lên một phần dàn ống của buồng lửa (ngang vòi phun) để tạo thành đai cháy của lò. ở những vùng có nhiệt độ cao hơn (trên 20000C) cần phải dùng zirconi, loại này có độ chịu lửa cao nh−ng đắt tiền. + Vật liệu cách nhiệt: Yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt là có hệ số dẫn nhiệt thấp và hệ số này giữ không đổi trong quá trình làm việc, ngoài ra còn đòi hỏi về độ bền về cơ, độ bền nhiệt và độ xốp. Th−ờng vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt bằng khoảng 0,03 đến 0,25W/m0C. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào bản chất, cấu trúc của chúng và có thể thay đổi theo nhiệt độ. Khi bị ẩm, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt tăng lên, nghĩa là tác dụng cách nhiệt giảm xuống. Các loại vật liệu cách nhiệt hiện nay th−ờng dùng là: Amiăng, Điatonit, Bông thủy tinh. + Amiăng: là vật liệu có cấu tạo dạng sợi vải, bìa, dây, bột, th−ờng đ−ợc dùng ở những nơi có nhiệt độ từ 100 đến 5000C. Hệ số dẫn nhiệt của Amiăng trong khoảng từ 0,12 đến 0,14 W/m0C. + Bông thủy tinh (bông khoáng): gồm những sợi thủy tinh do nấu chảy đá khoáng, xỉ hay thủy tinh, có thể sử dụng ở những vùng có nhiệt độ đến 6000C. Hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh phụ thuộc vào bề dày của sợi, độ nén của sợi, dao động trong khoảng từ 0,0490 đến 0,0672 W/m0C. + Điatonit: là loại vật liệu cách nhiệt có thể chịu đ−ợc nhiệt độ đến 10000C, tuy nhiên ở nhiệt độ cao thì hệ số dẫn nhiệt bị giảm nhiều, do đó th−ờng dùng ở nhiệt độ thấp hơn d−ới dạng gạch hoặc bột nh− samốt. 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4.2. DàN ốNG BUồNG LửA Và CụM PHESTON 4.2.1. Dàn ống buồng lửa Dàn ống buồng lửa gồm các ống lên và ống xuống. Các ống lên là những ống thép chụi nhiệt có đ−ờng kính từ 40 đến 63 mm đ−ợc đặt phía trong t−ờng buồng lửa. Môi chất trong ống sẽ nhận nhiệt trực tiếp từ ngọn lửa, biến thành hơi chuyển động lên phía trên (còn đ−ợc gọi là dàn ống sinh hơi). Khoảng cách giữa các ống (gọi là b−ớc ống s) và khoảng cách từ ống đến t−ờng (đ−ợc gọi là độ đặt ống) có ảnh h−ởng đến khả năng bảo vệ t−ờng buồng lửa khỏi bị bức xạ trực tiếp của ngọn lửa và khỏi bị đóng xỉ cũng nh− khả năng hấp thu nhiệt của dàn ống. Nếu bố trí sít nhau quá thì t−ờng đ−ợc bảo vệ tốt hơn, nh−ng độ chiếu sáng của ngọn lửa đến dàn ống giảm đi, do đó khả năng hấp thụ nhiệt của một đơn vị diện tích bề mặt chụi nhiệt (diện tích bề mặt xung quanh ống) cũng giảm đi. Nếu đặt dày quá thì ống góp của dàn ống phải khoan nhiều lỗ, khoảng cách giữa các lỗ giảm xuống làm cho độ bền của ống góp giảm đi. Đối với các lò hơi lớn, b−ớc t−ơng đối s/d = 1,2 - 1,4 (d là đ−ờng kính ngoài của ống). Các ống n−ớc xuống đ−ợc bọc cách nhiệt và đặt phía ngoài t−ờng buồng lửa (đ−ợc gọi là ống xuống) có đ−ờng kính lớn hơn, th−ờng khoảng từ 125 đến 175mm. 4.2.2. Cụm pheston Cụm pheston chính là các ống của dàn ống sinh hơi t−ờng sau nối với bao hơi tạo thành cụm ống th−a hơn để cho khói đi qua ra khỏi buồng lửa. Do nhiệt độ của khói phân bố không đều theo chiều rộng buồng lửa, do thành phần và kích th−ớc nhiên liệu không đồng nhất nên có một số hạt nhiên liệu kích th−ớc nhỏ đang bị nóng chảy bị thổi bay ra khỏi buồng lửa có thể bám vào các bề mặt ống của bộ quá nhiệt gây hiện t−ợng đón xỉ. Nhờ cụm pheston nhận bớt nhiệt, nhiệt độ dòng khói có thể giảm bớt 500C, đảm bảo cho những hạt tro nóng nguội đi và rắn lại, hạn chế hiện t−ợng đóng xỉ ở bộ quá nhiệt. ở cụm pheston các ống đ−ợc bố trí th−a hơn nên không có hiện t−ợng đóng xỉ ở đó. 4.2.3. Bao hơi Dàn ống buồng lửa, cụm pheston của lò hơi tuần hoàn đ−ợc nối trực tiếp với bao hơi đặt nằm ngang trên đỉnh lò hoặc nối qua các ống góp trung gian. N−ớc cấp từ bộ hâm n−ớc đ−ợc đ−a vào bao hơi, từ bao hơi n−ớc đ−ợc đi xuống theo các ống n−ớc xuống, qua các ống góp d−ới đi vào toàn bộ dàn ống buồng lửa, tại đây n−ớc nhận nhiệt biến thành hơi. Dòng hỗn hợp hơi và n−ớc sinh ra trong các ống sinh hơi sẽ đi vào bao hơi và hơi đ−ợc phân ly ra khỏi n−ớc rồi sang bộ quá nhiệt Đ−ờng kính bao hơi th−ờng khoảng 1,4 đến 1,6 m 4.3. Bộ QUá NHIệT 4.3.1. Vai trò của bộ quá nhiệt 25
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bộ quá nhiệt là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn, do đó nhiệt l−ợng tích lũy trong một đơn vị khối l−ợng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau nếu dùng hơi quá nhiệt thì kích th−ớc máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bão hòa. 4.3.2. Cấu tạo bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt th−ờng đ−ợc chế tạo gồm những ống xoắn nối vào các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đ−ờng kính từ 32-45 mm, đ−ợc biểu diễn trên hình 4.4. Hình 4.4. Các dạng ống xoắn của BQN a.ống đơn; b.ống kép đôi; c-ống kép ba; d. ống kép bốn Hình 4.5. Cấu tạo bộ quá nhiệt 1-Bao hơi; 2-ống xuống; 3-Bộ quá nhiệt bức xạ; 4-Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 5-Bộ quá nhiệt đối l−u; 6-Bộ hâm n−ớc 26
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Để nhận đ−ợc hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 5600C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 7000C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của bộ quá nhiệt phải đ−ợc làm bằng thép hợp kim. Kích th−ớc bộ quá nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại: + Bộ quá nhiệt đối l−u: Bộ quá nhiệt đối l−u nhận nhiệt chủ yếu bằng đối l−u của dòng khói, đặt trên đoạn đ−ờng khói nằm ngang phía sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt đối l−u dùng cho các lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không v−ợt quá 5100C. Cấu tạo của bộ quá nhiệt đối l−u đ−ợc biểu diễn trên hình 4.5. + Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả bức xạ từ ngọn lửa lẫn đối l−u từ khói, đ−ợc đặt ở cửa ra buồng lửa, phía tr−ớc cụm pheston và th−ờng đ−ợc dùng ở những lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 530-5600C. + Bộ quá nhiệt bức xạ: Bộ quá nhiệt bức xạỷ nhận nhiệt chủ yếu bằng bức xạ trực tiếp của ngọn lửa, đ−ợc đặt ngay trong buồng lửa xen kẽ với dàn ống sinh hơi của hai t−ờng bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 5600C thì tỷ lệ nhiệt l−ợng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích th−ớc bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy phải đặt một phần bộ quá nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích th−ớc bộ quá nhiệt. 4.3.3. Cách bố trí bộ quá nhiệt Khi bố trí bộ quá nhiệt, việc bố trí hơi và khói chuyển động thuận chiều hay ng−ợc chiều là tùy thuộc vào thông số của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt (hình 4.6) Hình 4.6. Chuyển động của hơi trong bộ quá nhiệt; a- kiểu thuận chiều; b-kiểu ng−ợc chiều; c-Kiểu hỗn hợp 4.3.3.1. Bố trí theo kiểu thuận chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi thuận chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 27
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4.6a) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ thấp hơn so với bố trí ng−ợc chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ tăng lên. Bởi vậy trong thực tế không bố trí theo kiểu thuận chiều. 4.3.3.2. Bố trí theo kiểu ng−ợc chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi ng−ợc chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6b và c) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ cao hơn so với bố trí thuận chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống. Nh−ng khi đó phía hơi ra vừa có nhiệt độ hơi cao vừa có nhiệt độ khói cao, kim loại sẽ làm việc trong điều kiện rất nặng nề, đòi hỏi kim loại chế tạo phải rất đắt tiền. Vì vậy trong thực tế kiểu bố trí ng−ợc chiều chỉ dùng cho các lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt không v−ợt quá 4500C. 4.3.3.3. Bố trí theo kiểu hỗn hợp: Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 4500C thì bộ quá nhiệt đ−ợc bố trí kiểu hỗn hợp, có một phần hơi và khói đi thuận chiều, một phần đi ng−ợc chiều. Theo kiểu bố trí này, phía hơi ra có nhiệt độ hơi cao nh−ng nhiệt độ khói không cao, kim loại sẽ không bị đốt nóng quá mức. Hình 4.6d biểu diễn sơ đồ bộ quá nhiệt bố trí kiểu hỗn hợp. Do tr−ờng nhiệt độ và tốc độ khói không đồng đều theo chiều rộng của lò, bám bẩn trên các ống và trở lực của các ống xoắn không đồng đều làm cho khả năng hấp thu nhiệt của các ống sẽ khác nhau dẫn đến có sự chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt. Để khắc phục hiện t−ợng này, khi bố trí bộ quá nhiệt ng−ời ta áp dụng một số biện pháp nhằm làm giảm đến mức tối thiểu độ chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt nh− sau: Hình 4.7 bố trí dòng hơi đi chéo 1-ống góp hơi của BQN; 2-ống hơi đi chéo 28
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Chia bộ quá nhiệt ra hai hoặc ba phần để giảm bớt chênh lệch trở lực thủy lực giữa các ống do các ống quá dài (hình 4.7) - Tổ chức cho các dòng hơi đi chèo t− phần này sang phần kia (hình 4.7) 4.3.4. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 4.3.4.1. Tầm quan trọng của việc bảo đảm ổn định nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi quá nhiệt là nhiệt độ của hơi ra khỏi ống góp hơi của bộ quá nhiệt tr−ớc khi sang tuốc bin. Nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi sẽ dẫn đến một loạt thay đổi khác gây ảnh h−ởng xấu đến chế độ làm việc của lò. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống sẽ làm giảm nhiệt dáng dòng hơi do đó làm giảm công suất tuốc bin, mặt khác khi đó độ ẩm của hơi ở các tầng cuối tuốc bin tăng lên làm giảm hiệu suất tuốc bin đồng thời làm tăng tốc độ ăn mòn cánh tuốc bin. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên quá trị số qui định, khi đó các chi tiết của bộ quá nhiệt cũng nh− tuốc bin phải làm việc trong điều kiện nặng nề hơn, làm cho độ bền của kim loại giảm xuống, có thể gây nổ các ống của bộ quá nhiệt hoặc làm cong vênh các cánh của tuốc bin gây nên cọ xát giữa phần đứng yên và phần quay của tuốc bin. - Khi nhiệt độ hơi thay đổi sẽ làm thay đổi công suất tuốc bin do đó làm thay đổi tốc độ quay của tổ tuốc bin-máy phát, dẫn đến làm giảm chất l−ợng dòng điện (thay đổi điện áp và tần số dòng điện). 4.3.4.2. Các nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt Trong quá trình vận hành, nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể thay đổi do các nguyên nhân sau: Do thay đổi phụ tải của lò, khi phụ tải tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống, khi phụ tải giảm thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do dao động áp suất trong đ−ờng hơi chung, Do thay đổi nhiệt độ của n−ớc cấp: khi nhiệt độ n−ớc cấp tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng theo và ng−ợc lại, Do thay đổi hệ số không khí thừa: khi hệ số không khí thừa tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do thay đổi chất l−ợng nhiên liệu: khi chất l−ợng nhiên liệu tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do đóng xỉ ở dàn bức xạ, cụm Pheston hoặc bám bẩn các ống của bộ quá nhiệt. Do có hiện t−ợng cháy lại trong bộ quá nhiệt , Do thay đổi vị trí trung tâm ngọn lửa hoặc do máy cấp than bột làm việc không đều, cấp than vào vòi phun không đều, 4.3.4.3. Các ph−ơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 29
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Có hai ph−ơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt: Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi và Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía khói. * Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi. Ng−ời ta đặt vào ống góp hơi của bộ quá nhiệt một thiết bị gọi là bộ giảm ôn. Cho n−ớc đi qua bộ giảm ôn, vì n−ớc có nhiệt độ thấp hơn hơi nên sẽ nhận nhiệt của hơi làm cho nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống. Khi thay đổi l−u l−ợng n−ớc qua bộ giảm ôn thì sẽ làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Hiện nay th−ờng dùng 2 loại bộ giảm ôn: Bộ giảm ôn kiểu bề mặt và bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp. + Bộ giảm ôn kiều bề mặt: Bộ giảm ôn kiều bề mặt đ−ợc biểu diễn trên hình 4.8 ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt, n−ớc giảm ôn không pha trộn với hơi nên yêu cầu chất l−ợng n−ớc giảm ôn không cần cao lắm, có thể dùng n−ớc từ bao hơi. N−ớc đi vào bộ giảm ôn sẽ nhận nhiệt của hơi qua bề mặt các ống đồng làm cho quá nhiệt của hơi giảm xuống. + Bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp: Nguyên lý cấu tạo bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp đ−ợc biểu diễn trên hình 4.9. N−ớc đi vào bộ giảm ôn sẽ pha trộn với hơi quá nhiệt và lấy nhiệt của hơi để bốc hơi do đó làm cho nhiệt độ của hơi quá nhiệt giảm xuống. Hình 4.8. Cấu tạo giảm ôn kiểu bề mặt. 1. Vỏ, 2- ống đồng chữ U, 3-n−ớc lò vào và ra, 4,5-ống nối, 9,6-N−ớc vào và ra, 7,8- van điều chỉnh Hình 4.9. Cấu tạo giảm ôn hỗn hợp 1-ống góp; 2-ống khuyếch tán; 3-mũi phun 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ở bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp, n−ớc giảm ôn pha trộn với hơi quá nhiệt nên yêu cầu chất l−ợng n−ớc giảm ôn rất cao, th−ờng dùng n−ớc ng−ng của hơi bão hòa nh− ở hình 4.10a hoặc n−ớc cấp nh− ở hình 4.10b. Hình 4.10.Nối bộ giảm ôn với đ−ờng n−ớc Hình 4.11. Cách bố trí lò hoặc n−ớc cấp. a- Dùng n−ớc lò; b- Dùng bộ giảm ôn. n−ớc cấp. 1-bao hơi; 2-Bộ giảm ôn; 3- BQN; 4-Hơitới tuốc bin; 5-N−ớc cấp; 6-lấy xung l−ợng điều khiển nhiệt độ hơi Cách bố trí bộ giảm ôn: Cách bố trí giảm ôn đ−ợc trình bày trên hình 4-11. - Nếu bố trí ở đầu vào (ống góp thứ nhất nh− ở hình 4-11a). thì sẽ điều chỉnh đ−ợc nhiệt độ hơi trong toàn bộ bộ quá nhiệt, nh−ng có nh−ợc điểm là quán tính nhiệt lớn, tác động chậm do đó bộ quá nhiệt và tuốc bin sẽ bị đốt nóng quá mức trong khoảng thời gian ch−a kịp tác động. - Nếu bố trí ở đầu ra bộ quá nhiệt (ống góp thứ ba nh− ở hình 4-11c.) thì quán tính điều chỉnh nhiệt bé, do đó tuốc bin đ−ợc bảo đảm an toàn tuyệt đối, nh−ng có nh−ợc điểm là bộ quá nhiệt không đ−ợc bảo vệ, do đó bộ quá nhiệt sẽ bị đốt nóng quá mức, tuổi thọ bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống và có thể làm nổ ống. Để khắc phục nh−ợc điểm trên th−ờng ng−ời ta bố trí bộ giảm ôn nằm giữa 2 cấp của bộ quá nhiệt (ống góp giữa nh− ở hình 4-11b.). * Điều chỉnh nhiệt đô hơi quá nhiệt về phía khói: Có thể điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi nhiệt độ, l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt hoặc thay đổi đồng thời cả nhiệt độ và l−u l−ợng khói. + Điều chỉnh l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt: Điều chỉnh l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt là làm giảm hay tăng l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách cho một phần khói đi tắt qua đ−ờng khói không đặt bộ quá nhiệt nhằm giảm l−ợng nhiệt mà bộ quá nhiệt nhận đ−ợc, do đó làm giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt. Sơ đồ đ−ờng khói đi tắt đ−ợc biểu diễn trên hình 4.12. + Điều chỉnh nhiệt độ khói: Điều chỉnh nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách thay đổi góc quay của 31